Question

【題目】自動(dòng)飲水機(jī)已經(jīng)普遍用于車站、學(xué)校等公共場(chǎng)所，我校使用的“碧麗”牌電熱水器的參數(shù)表以及簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，電熱絲電阻分別為R1、R2，請(qǐng)根據(jù)說明書提供的信息計(jì)算（水的密度ρ水=1×103kg/m3，水的比熱容c水=4.2×103J/kg℃）

飲水機(jī)參數(shù)

熱水溫度：100℃

熱膽容積：11L

加熱功率：2200W

保溫功率：100W

額定電壓：220V

頻率：50Hz

（1）該電熱水器處于正常加熱時(shí)的電流是多少？

（2）電阻絲R1的阻值．

（3）如果飲水機(jī)處在“加熱”狀態(tài)正常工作時(shí)，電熱絲所產(chǎn)生的熱量有80%被水吸收，飲水機(jī)的熱膽裝滿水，水溫由20℃加熱到100℃，需用多長(zhǎng)時(shí)間？

Answer 1

【答案】（1）10A；（2）462Ω；（3）35min

【解析】

（1）由表中數(shù)據(jù)可知加熱功率P加=2200W，正常加熱時(shí)的電流I加==10A；

（2）開關(guān)S2閉合、S1斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，此時(shí)總電阻最大，根據(jù)可知，飲水機(jī)的總功率最小，處于保溫狀態(tài)；總電阻：=484Ω，當(dāng)兩開關(guān)都閉合時(shí)，R1被短路，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)，R2的阻值：R2==22Ω，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律可得R1的阻值：R1=R-R2=484Ω-22Ω=462Ω；

（3）飲水機(jī)的熱膽裝滿水時(shí)，水的體積是11L=11dm3=11×10-3m3，水的質(zhì)量：m=ρ水V=1.0×103kg/m3×11×10-3m3=11kg；水溫由20℃加熱到100℃，水吸收的熱量（有用能量）：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg℃）×11kg×（100℃-20℃）=3.696×106J；消耗的電能：W==4.62×106J，需要的加熱時(shí)間為：t==2100s=35min。

答：（1）該電熱水器處于正常加熱時(shí)的電流是10A；

（2）電阻絲R1的阻值是462Ω；

（3）水溫由20℃加熱到100℃，需用35min。