小华家里的电热饮水机有加热和保温两种状态，这两种状态轮流工作，完全由温控开关S0自动控制：当胆内水的温度被加热到90℃时，加热状态就停止而进入保温状态；当胆内水的温度降到60

Question

小华家里的电热饮水机有加热和保温两种状态，这两种状态轮流工作，完全由温控开关S₀自动控制：当胆内水的温度被加热到90℃时，加热状态就停止而进入保温状态；当胆内水的温度降到60℃时，加热状态就启动．如图是该饮水机的电路原理图．则：

（1）温控开关S₀在何种状态（断开或闭合）时，饮水机处在保温状态？这时饮水机的电功率是多少？
（2）若该饮水机在加热状态中，把电能转化为水的内能的效率为80%．当胆内装有1.2kg水时，饮水机每启动一次完成加热所需多长时间？？[已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

（1）当S₀断开时，只有R₁接入电路；而当S₀闭合时，电路中两电阻并联，则总电阻小于R₁的阻值，则由功率公式P=(U2)/(R)得，S₀闭合时，电路中功率大，S₀闭合时，为加热状态；当S₀断开时，为保温状态；此时饮水机的电功率：
P=(U2)/(R1)=((220V)2)/(1210Ω)=40W；
（2）加热时水升温吸收的热量：
Q=mc△t=1.2kg×4.2×10³J/（kg•℃）×（90℃-60℃）=1.512×10⁵J；
饮水机消耗的电能：
W=(Q)/(η)=(1.512×105J)/(80%)=1.89×10⁵J，
由P=(W)/(t)可得，饮水机每启动一次完成加热所需时间：
P_加热=(U2)/(R1)+(U2)/(R2)=((220V)2)/(1210Ω)+((220V)2)/(100Ω)=524W，
由P=(W)/(t)，可得t=(W)/(P加热)=(1.89×105J)/(524W)≈361s．
答：（1）当S₀断开时，饮水机处于保温状态，此时饮水机的电功率为40W； （2）饮水机每启动一次完成加热所需361s时间．