【題目】如圖甲為常用的電熱飲水機(jī),其電路原理如圖乙所示,該飲水機(jī)的額定電壓為220V,加熱電功率為1100W,保溫電功率44W,R1、R2均為電熱絲 (R1、R2的電阻不隨溫度變化)。請(qǐng)問:

①當(dāng)S閉合時(shí),飲水機(jī)處于什么(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài),此時(shí)電路中的電流是多大?
②電熱絲R1的電阻是多大?
③飲水機(jī)加熱工作時(shí),將0.5千克初溫為20℃的水加熱到97℃,需要多長時(shí)間?(假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能)

【答案】解:①根據(jù)P= 可知當(dāng)U一定時(shí),R最小,P最大,因此當(dāng)S閉合時(shí),R1短路,電路中電阻最小,此時(shí)功率最大,飲水機(jī)處于加熱狀態(tài);
由P=可得I== =5A;
②因?yàn)楫?dāng)加熱時(shí)只有R2工作,故R2= = =44Ω;
由P=可得,當(dāng)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí),R= = =1100Ω
因?yàn)榇?lián),故R1=R﹣R2=1100Ω﹣44Ω=1056Ω;
③水吸收的熱量為:
Q=
=4.2×103J/(kg℃)×0.5kg×(97℃﹣20℃)
=1.617×105J;
因?yàn)殡娔苋哭D(zhuǎn)化為水的內(nèi)能
故W=Q=1.617×105J
由P=可得:
t= = =147s.
答:①加熱;此時(shí)電路中的電流是5A;
②電熱絲R1的電阻是1056Ω;
③飲水機(jī)加熱工作時(shí),將0.5千克初溫為20℃的水加熱到97℃,需要147s。
【解析】①根據(jù)P= 分析解答;利用P=UI求出電流;②分別求出兩種狀態(tài)下的電阻,結(jié)合電路連接求出分電阻;③利用物質(zhì)吸熱公式求出水吸收的熱量,結(jié)合P= 求出加熱時(shí)間。
本題考查電功率公式以及歐姆定律的應(yīng)用,關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用,還要學(xué)會(huì)從所給信息中找到有用的數(shù)據(jù),難點(diǎn)是結(jié)合電路圖判斷高溫檔位和低溫檔位。

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C.p=pF<F
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