Question

17．如圖甲、乙所示為某型號電水壺的電路示意圖及銘牌，R與R₀產(chǎn)生的熱能均能被水吸收，保溫狀態(tài)水溫保持在80℃以上．回答下列問題：

（1）保溫狀態(tài)下，開關(guān)S₀、S分別處于什么狀態(tài)？
（2）求電阻R₀和R的阻值．
（3）80℃的一杯水，放在桌上自然冷卻，每隔5分鐘記錄一次水溫，得出丙圖圖線．從圖中可以得出什么降溫規(guī)律？
（4）一滿壺80℃的水，自然冷卻到室溫，水釋放的熱量為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析，當(dāng)電路中的電阻最大時(shí)，處于保溫狀態(tài)；
（2）分析電路圖，得出電熱壺處于保溫、加熱狀態(tài)時(shí)的電路組成，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$和串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求R₀和R；
（3）分析溫度時(shí)間圖象，得出降溫規(guī)律；
（4）知道水的體積，利用密度公式求出水的質(zhì)量，再利用放熱公式求水釋放的熱量．

解答 解：（1）電水壺處于保溫狀態(tài)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時(shí)電路中的電阻最大，故S₀斷開、S閉合，R和R₀串聯(lián)；
（2）當(dāng)開關(guān)S₀、S都閉合時(shí)，電阻R0被短路，電路為R簡單電路，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，電阻R的阻值：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω；
電水壺處于保溫狀態(tài)，R和R₀串聯(lián)，此時(shí)電路總電阻：
R_串=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{40W}$=1210Ω，
則電阻R₀的阻值：
R₀=R_串-R=1210Ω-44Ω=1166Ω；
（3）由圖丙得出，水的溫度下降先快后慢；
（4）由圖象丙得，室溫t=20℃，
水的體積V=0.5L=5×10^-4m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的質(zhì)量：
m=ρv=1.0×10³kg/m³×5×10^-4m³=0.5kg，
水釋放的熱量：
Q_放=cm_水（t₀-t）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（80℃-20℃）
=1.26×10⁵J．
答：（1）保溫狀態(tài)下，開關(guān)S₀斷開、S閉合；
（2）電阻R₀和R的阻值分別為1166Ω、44Ω；
（3）降溫規(guī)律：先快后慢；
（4）水釋放的熱量為1.26×10⁵J．

點(diǎn)評 本題為電學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題，考查了額定電壓、額定功率、密度的計(jì)算、熱量的計(jì)算、電功率的計(jì)算、串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)，要會分析電路圖、能從溫度時(shí)間圖象得出相關(guān)信息．