Question

某種電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)溫控開(kāi)關(guān)S₀自動(dòng)控制），從它的說(shuō)明書上收集到如下數(shù)據(jù)及如圖所示的簡(jiǎn)化電路原理圖．

熱水箱容量	1L
額定電壓	220V
加熱功率	1000W
保溫功率	44W

（1）當(dāng)S閉合，S₀斷開(kāi)時(shí)，飲水機(jī)處于

保溫

（填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)．
（2）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收多少熱量？若加熱效率為90%，需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)公式P=

U2

R

可知，電源電壓不變，當(dāng)電路電阻變大時(shí)，電路消耗的電功率就小，就處于保溫狀態(tài)；當(dāng)電路電阻變小時(shí)，電路消耗的電功率就大，就處于加熱狀態(tài)．
（2）知道水箱的體積和水的密度，根據(jù)公式m=ρV可求水的質(zhì)量，又知道水的比熱容和溫度的變化，可利用公式Q_吸=Cm△t計(jì)算水吸收的熱量；知道加熱效率，再利用公式W=

Q吸

η熱

計(jì)算出消耗的電能，又知道加熱時(shí)的功率，可利用時(shí)t=

W

P加

計(jì)算出加熱時(shí)間．

解答：解：
（1）當(dāng)S閉合，S₀斷開(kāi)時(shí)，電路中只有電阻R₂，電阻相對(duì)較大，電功率較小，處于保溫狀態(tài)，
當(dāng)兩開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，此時(shí)電路電阻最小，電功率最大，處于加熱狀態(tài)．
故答案為：保溫．
（2）∵ρ=10³kg/m³，V=1L=1×10^-3m³，
∴一箱水的質(zhì)量為：m=ρV=10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
又∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t₀=80℃-20℃=60℃，
∴水吸收的熱量為：Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×60℃=2.52×10⁵J；
而加熱效率為η_熱=90%，
∴消耗的電能為：W=

Q吸

η熱

=

2.52×105J

90%

=2.8×10⁵J，
而P_加=1000W，
加熱時(shí)間為：t=

W

P加

=

2.8×105J

1000W

=280s．
答：需要吸收熱量2.52×10⁵J，加熱時(shí)間為280s．

點(diǎn)評(píng)：本題考查質(zhì)量、吸收熱量、時(shí)間等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與閉合時(shí)電路的情況，要學(xué)會(huì)從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．在計(jì)算過(guò)程中要特別注意單位的換算．