Question

【題目】如圖所示是某具有保溫功能的電熱水壺電路原理圖，額定電壓為220V，當(dāng)S1和S2同時(shí)閉合時(shí)，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；當(dāng)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，R1，R2 同時(shí)工作，電熱水壺處于保溫狀態(tài)；電熱絲R1=40Ω，R2=1170Ω，工作過(guò)程中不計(jì)溫度對(duì)電熱絲電阻的影響，電熱水壺加熱效率為80%．若某次該電熱水壺將0.5kg的水從20℃加熱至沸騰所用時(shí)間為210s，求：

（1）S2斷開(kāi)時(shí)，該電熱水壺的額定保溫功率是多少？

（2）若在將0.5kg的水加熱至沸騰過(guò)程中，水吸收了多少熱量？[水的比熱容c=4.2×103J/（kg℃）]

（3）這過(guò)程中電熱水壺消耗的電能是多少？實(shí)際工作電壓是多少？

Answer 1

【答案】（1）40W；（2）1.68×105J；（3）2.1×105 J；200V

【解析】（1）由圖電路知道，當(dāng)S2 斷開(kāi)、S1 閉合時(shí)，電阻R1 與R2 串聯(lián)，電熱水壺處于保溫狀態(tài)，此時(shí)電路的總電阻是：R=R1 +R2 =40Ω+1170Ω=1210Ω，

則電熱水壺的額定保溫功率：P保 =U2/R=(220V)2/1210Ω=40W；

（2）在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度是100℃，0.5kg的水吸收的熱量是：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×105 J；

（3）由η=Q吸/W知道，電水壺消耗的電能是：W=Q吸/η=1.68×105J/80%=2.1×105J，

電熱水壺的實(shí)際加熱功率是：P實(shí)=W/t=2.1×105J/210s=1000W，

當(dāng)電熱水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，只有R1 連入電路中，

由P=U2/R知道，此時(shí)的實(shí)際電壓：U實(shí)=。