(2012•玉林模拟)下表是一台常用的电热饮水机的铭牌数据,如图是它的电路原理图,它有加热和保温两种工作状态.

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  • 解题思路:(1)由电路图知,开关断开时,电阻R1与R2串联接入电路,开关闭合时,只有电阻R2接入电路,电源电压U不变,根据公式P=

    U

    2

    R

    判断两种情况下饮水机功率的大小,进一步判断开关接通时,电热饮水机处于什么状态.

    (2)由饮水机铭牌可知,饮水机的额定电压是220V,加热功率是440W,由电功率的变形公式I=[P/U]可以求出饮水机在加热状态下正常工作时的电流.

    (3)由饮水机铭牌知,热水箱的容积是1L,由m=ρV求出水的质量,然后由吸热公式Q=cm△t求出水所吸收的热量;

    由公式W=Pt求出电热水器做的功,最后求出饮水的加热效率.

    (4)根据加热功率及保温功率,由功率的变形公式R=

    U

    2

    P

    求出电阻R2的阻值与饮水机的总电阻,然后由串联电路特点求出电阻R1的阻值.

    (5)由功率公式P=

    U

    2

    R

    列方程,然后求出两电阻的比值.

    (6)由热量公式求出水吸收的热量,然后由电功率公式P=

    U

    2

    R

    求出电热饮水机的实际功率,最后由公式t=[W/P]求出给水加热所需要的时间.

    (1)S接通时P1=

    U2

    R2,S断开时,P2=

    U2

    R1+R2,

    ∴P1>P2则S接通时处于加热状态;

    答:温控开关S接通时,饮水机处于加热状态.

    (2)加热时,饮水机的工作电流I=

    P加热

    U=[440W/220V]=2A;

    答:在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是2A.

    (3)①水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,

    加热时,水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(90℃-20℃)=2.94×105J;

    ②加热时,饮水机做功W=Pt=440W×14×60s=3.696×105J,

    饮水机的效率η=

    Q吸

    W电×100%=

    2.94×105J

    3.696×105J×100%≈79.5%;

    答::水吸收的热量是2.94×105J;②饮水机的加热效率是79.5%.

    (4)电阻R2的阻值R2=

    U2

    P加热=

    (220V)2

    440W=110Ω;

    保温时电路总电阻R=

    U2

    P保=

    (220V)2

    40W=1210Ω,

    电阻R1的阻值R1=R-R2=1210Ω-110Ω=1100Ω;

    答:电阻R1的阻值是1100Ω.

    (5)加热时功率P=

    U2

    R2,保温时功率P=

    U2

    R1+R2,

    P加

    P保=

    U2

    R2

    点评:

    本题考点: 电功率与电压、电流的关系;热量的计算;电功率的计算;电功与热量的综合计算.

    考点点评: 本题是一道关于电热饮水机的计算题,虽然难度不大,但问题较多,解题时要细心、认真,根据饮水机铭牌找出需要的数据,选择恰当的物理学公式解题.

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