解题思路:(1)当S闭合时电路为电阻R的简单电路,当S断开时电阻R、R0串联,根据串联电路的电阻分压特点和P=
U
2
R
进行判断电壶的状态;
(2)由电壶的铭牌可知额定电压和额定功率,根据R=
U
2
P
求出加热电阻的阻值;
(3)由Q=cm△t和m=ρV求出水所吸收的热量,再根据效率公式和t=[W/P]求出加热时间;
(4)保温时两电阻串联,由串联电路的特点和欧姆定律可求得电阻,由P=I2R求出电阻R0的功率.
(1)当S闭合时电路为电阻R的简单电路,电阻较小,由P=
U2
R可知,此时电功率大,故此时处于加热状态;
当S断开时电阻R、R0串联,根据串联电路的分压特点可知,R两端分得的电压变小,此时电功率小处于保温状态.
(2)加热电阻的阻值为R=
U2
P=
(220V)2
1100W=44Ω;
(3)水吸收的热量为:
Q=cρV(t2-t1)=4.2×103J/(kg•℃)×1.0×103kg/cm3×2×10-3m3×(100℃-23℃)=6.468×105J,
加热时间t=[Q/ηP]=
6.468×105J
84%×1100W=700s;
(4)串联后的总电阻R总=[U/I]=[220V/0.2A]=1100Ω,
则保温电阻R0=R总-R=1100Ω-44Ω=1056Ω,
电阻R0的电功率P=I2R0=(0.2A)2×1056Ω=42.24W.
答:(1)加热,分压;
(2)加热电阻的阻值为44Ω;
(3)烧开需要的时间为700s;
(4)电水壶处于保温状态时电阻R0的电功率为42.24W.
点评:
本题考点: 电功率的计算;欧姆定律的应用.
考点点评: 本题考查了电阻、电功、质量、吸热、效率等的计算,关键是公式及其变形式的灵活应用,综合性较强,具有一定的难度.