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小明家的电热饮水机,有加热和保温两种工作状态,饮水机热水箱内水温达到92℃时,自动保温;当水温降至一定温度t时,又重新加热.饮水机的铭牌数据与电路原理图如表:热水箱水量额
题目详情
小明家的电热饮水机,有加热和保温两种工作状态,饮水机热水箱内水温达到92℃时,自动保温;当水温降至一定温度t时,又重新加热.饮水机的铭牌数据与电路原理图如表:
(1)当S闭合、S1断开时,饮水机处于(加热/保温)状态,此时电路中的电流为多少A?
(2)求电阻R1的阻值.
(3)饮水机加热一次把初温22℃的水加热到92℃,水吸收的热量为多少J?如果加热一次的时间为7min.则饮水机的效率为多大?(水的比热为4.2×103J/kg•℃)

热水箱水量 | 额定电压 | 加热时功率 | 保温时功率 |
1kg | 220V | 800W | 44W |
(2)求电阻R1的阻值.
(3)饮水机加热一次把初温22℃的水加热到92℃,水吸收的热量为多少J?如果加热一次的时间为7min.则饮水机的效率为多大?(水的比热为4.2×103J/kg•℃)

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答案和解析
(1)当S闭合、S1断开时,电路为R1的简单电路;当S、S1闭合时,R1与R2并联,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,当S闭合、S1断开时,电路中的总电阻最大,当S、S1闭合时,电路的总电阻最小,
因电压一定时,由P=UI=
可知,总电阻大的功率较小,总电阻小的功率较大,
所以,当S闭合、S1断开时,饮水机功率最小,处于保温状态,当S、S1闭合时,饮水机功率最大,处于加热状态,
当S闭合、S1断开时,处于保温状态,由P=UI可得,电路中的电流:
I=
=
=0.2A;
(2)当S闭合、S1断开时,电路为R1的简单电路,饮水机处于保温状态,
由I=
可得,电阻R1的阻值:
R1=
=
=1100Ω;
(3)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(92℃-22℃)=2.94×105J,
由P=
可得,消耗的电能:
W=P加热t′=800W×7×60s=3.36×105J,
饮水机的效率:
η=
×100%=
×100%=87.5%.
答:(1)当S闭合、S1断开时,饮水机处于保温状态,此时电路中的电流为0.2A;
(2)电阻R1的阻值为1100Ω;
(3)水吸收的热量为2.94×105J,饮水机的效率为87.5%.
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,当S闭合、S1断开时,电路中的总电阻最大,当S、S1闭合时,电路的总电阻最小,
因电压一定时,由P=UI=
U2 |
R |
所以,当S闭合、S1断开时,饮水机功率最小,处于保温状态,当S、S1闭合时,饮水机功率最大,处于加热状态,
当S闭合、S1断开时,处于保温状态,由P=UI可得,电路中的电流:
I=
P保温 |
U |
44W |
220V |
(2)当S闭合、S1断开时,电路为R1的简单电路,饮水机处于保温状态,
由I=
U |
R |
R1=
U |
I |
220V |
0.2A |
(3)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(92℃-22℃)=2.94×105J,
由P=
W |
t |
W=P加热t′=800W×7×60s=3.36×105J,
饮水机的效率:
η=
Q吸 |
W |
2.94×105J |
3.36×105J |
答:(1)当S闭合、S1断开时,饮水机处于保温状态,此时电路中的电流为0.2A;
(2)电阻R1的阻值为1100Ω;
(3)水吸收的热量为2.94×105J,饮水机的效率为87.5%.
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