Question

16．如表是某型號(hào)飲水機(jī)的銘牌，圖甲是它的工作電路簡(jiǎn)圖，其中R₁是限流電阻，R₂是加熱電阻；S₁是手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)，S₂是自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)（電阻不計(jì)），當(dāng)熱水包中的水溫低于某設(shè)定溫度時(shí)，S₂會(huì)自動(dòng)閉合；達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，S₂會(huì)自動(dòng)彈起．圖乙是飲水機(jī)正常工作時(shí)熱水包中水溫隨時(shí)間變化的圖象，若熱水包中水初溫為20℃，質(zhì)量為0.5kg．

水桶容量	20L
熱水包容量	0.5kg
額定電壓	220V
加熱功率	880W
保溫功率	220W

（1）飲水機(jī)正常工作時(shí)的最大電流是多少？
（2）從第0min到第5min，水吸收的熱量是多少？
（3）第0min至第5min內(nèi)，飲水機(jī)的熱效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知飲水機(jī)的加熱功率（最大功率）和額定電壓，利用公式P=UI求正常工作時(shí)的最大電流；
（2）由圖象得出水的初、末溫度，可求溫度變化，已知水的質(zhì)量、比熱容，利用公式Q=cm△t計(jì)算水吸收的熱量；
（3）已知加熱功率和加熱時(shí)間，可以得到消耗的電能；已知水吸收的熱量和消耗的電能，兩者之比就是飲水機(jī)的熱效率．

解答 解：
（1）飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，功率最大，電壓一定，由P=UI可知此時(shí)通過(guò)的電流最大，
由P=UI可得，通過(guò)飲水機(jī)的最大電流為：
I_最大=$\frac{{P}_{加熱}}{{U}_{額}}$=$\frac{880W}{220V}$=4A；
（2）由圖乙可知，從第0min至第5min，初溫為20℃、末溫為80℃，水溫變化△t=80℃-20℃=60℃，
水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×60℃=1.26×10⁵J；
（3）由圖乙可知，從第0min至第5min飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)，P=880W，
由P=$\frac{W}{t}$得飲水機(jī)消耗的電能：
W=Pt=880W×5×60s=2.64×10⁵J，
飲水機(jī)的熱效率：
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{1.26×1{0}^{5}J}{2.64×1{0}^{5}J}$×100%≈48%．
答：（1）飲水機(jī)正常工作時(shí)的最大電流是4A；
（2）從第0min至第5min，水吸收的熱量是1.26×10⁵J；
（3）第0min至第5min內(nèi)，飲水機(jī)熱效率是48%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了電功率計(jì)算公式及其變形公式的應(yīng)用、熱量的計(jì)算和熱效率的計(jì)算，屬電、熱綜合題，有一定的難度，突破的關(guān)鍵是熟悉基本公式，能從圖表、圖象中提取有用的信息．