Question

【題目】飲水機(jī)是一種常用的家用電器，其加熱水槽部分工作原理電路圖如圖所示，其中S是一個(gè)溫控開(kāi)關(guān)，R1為電加熱管，當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，S自動(dòng)切換到另一處于保溫狀態(tài)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）A、B是兩種不同顏色的指示燈．如果用紅色表示正在對(duì)水加熱，黃色表示保溫，請(qǐng)標(biāo)明指示燈的顏色，應(yīng)該是A為色，B為色．
（2）若飲水機(jī)加熱時(shí)加熱管的功率為550W，而保溫時(shí)加熱管的功率為88W，求電阻R2的阻值（不考慮溫度對(duì)阻值的影響，且不計(jì)指示燈的阻值）．
（3）若加熱水槽儲(chǔ)水1.0kg，將其從初溫20℃加熱到100℃，加熱管的熱效率為90%，試計(jì)算出加熱需要多少時(shí)間？

Answer 1

【答案】
（1）紅,黃
（2）解：加熱時(shí)，加熱管的電功率P1=550W，由P= 可得：

R1= =88Ω，

保溫時(shí)，加熱管的電功率P2=88W，由P=I2R可得，通過(guò)加熱管的電流：

I= =1A，

由I= 可得，此時(shí)電路的總電阻：

R= = =220Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，R2=R﹣R1=220Ω﹣88Ω=132Ω；

答：電阻R2的阻值為132Ω；

（3）解：水吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×1.0kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，

由η= ×100%可得，消耗的電能：

W= ×105J，

由P= 可得，加熱所需要的時(shí)間：

t= ≈678.8s．

答：加熱需要678.8s．

【解析】（1）由電路圖可知，加熱時(shí)電加熱管正常工作，保溫時(shí)電加熱管無(wú)法達(dá)到額定電壓而不能正確工作時(shí)的狀態(tài)，再結(jié)合串聯(lián)分壓的原理可知，給電加熱管串聯(lián)了一個(gè)新的電阻時(shí)，必然會(huì)使其電壓變小，不能正常工作，據(jù)此可判斷兩指示燈的顏色；
（2）已知加熱時(shí)加熱管的功率，根據(jù)公式可求R1的大��；根據(jù)公式P=I2R可求保溫時(shí)的電流，根據(jù)總電壓和電流求出電路的總電阻，最后根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出電阻R2的大��；
（3）根據(jù)Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量，利用效率公式求出消耗的電能，最后根據(jù)求出加熱管所需的加熱時(shí)間．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了熱量的計(jì)算和電功率的計(jì)算公式的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握熱量的計(jì)算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c 是物體比熱，單位是：焦/(千克?℃)；m是質(zhì)量；t0 是初始溫度；t 是后來(lái)的溫度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放；計(jì)算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．