Question

9．如圖同學(xué)們常見(jiàn)的家用飲水機(jī)，它的銘牌上標(biāo)有：額定電壓220V，頻率50Hz，加熱功率350W．將它接在220V的電壓下，
（1）當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，飲水機(jī)中的電流為0.1A，這時(shí)飲水機(jī)消耗的電功率是多大？
（2）當(dāng)它處于加熱狀態(tài)時(shí)，它能使熱水罐中0.5kg的水溫度升高到90℃要6分鐘，則加熱這些水消耗的電能為多少度？
（3）它的工作原理比較簡(jiǎn)單：整個(gè)電路由一個(gè)電熱元件R₁、一個(gè)限流電阻R₂和一個(gè)溫控開(kāi)關(guān)S組成（如圖）．當(dāng)S接a時(shí)，電熱元件R₁被接入電路中，飲水機(jī)開(kāi)始將水加熱；當(dāng)水溫達(dá)到一定溫度時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換到b處，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)．請(qǐng)你按上述原理完成圖中的電路圖，并求出限流電阻R₂電阻（結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）由功率公式P=UI可求得消耗的電功率
（2）由W=Pt計(jì)算加熱狀態(tài)下6分鐘飲水機(jī)消耗電能；
（3）接在a處時(shí)為加熱狀態(tài)，故應(yīng)只接入R₁，而保溫時(shí)因減小熱量，可以讓R₂分壓而減少R₁的熱量，則可以得出電路；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$和電路特點(diǎn)，由加熱狀態(tài)先計(jì)算R₁的電阻，再計(jì)算保溫時(shí)的總電阻，從而得到R₂電阻．

解答 解：
（1）由題知，當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，飲水機(jī)中的電流為0.1A，所以保溫時(shí)消耗的功率為：
P_保溫=UI_保溫=220V×0.1A=22W；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可知在加熱狀態(tài)下6min消耗電能：
W=P_加熱t=0.350kW×6×$\frac{1}{60}$h=0.035kW•h=0.035度；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：電阻越小時(shí)，發(fā)熱越多，故加熱時(shí)S接a，應(yīng)只讓R₁接入電路；保溫時(shí)S接a，應(yīng)讓電阻變大，即可以把R₂串入電路中，電路圖如圖所示：
；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，加熱時(shí)，R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{（220V）^{2}}{350W}$≈138.3Ω，
保溫時(shí)的總電阻：R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{22W}$=2200Ω，
由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可得：
R₂=R-R₂=2200Ω-138.3Ω=2061.7Ω．
答：（1）當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，飲水機(jī)消耗的電功率是22W；
（2）當(dāng)它處于加熱狀態(tài)時(shí)，加熱這些水消耗的電能為0.035度；
（3）電路圖見(jiàn)上圖；電阻R₂的阻值為2061.7Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題以生活中常用的飲水機(jī)，考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率公式的應(yīng)用，明確題意畫(huà)出電路圖是關(guān)鍵．