Question

20．如圖是某興趣小組自制電熱水器的電路圖．電熱絲R₁的阻值為80Ω，R₂的阻值為1130Ω，電源電壓恒為220V，不計(jì)溫度對(duì)電阻的影響．問(wèn)：
（1）閉合開關(guān)S₁斷開開關(guān)S₂，電熱水器處于保溫狀態(tài)，此時(shí)電路中的電流是多大？
（2）同時(shí)閉合開關(guān)S₁、S₂，電熱水器處于加熱狀態(tài)，通電5min，恰好能使2kg水的溫度升高20℃，則此過(guò)程中水吸收的熱量是多少？損失的電能是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）只閉合開關(guān)S₁時(shí)，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出保溫狀態(tài)電路中的電流．
（2）同時(shí)閉合開關(guān)S₁、S₂時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路；根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Pt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出消耗的總電能，消耗的總電能減掉水吸收的熱量即為損失的電能．

解答 解：
（1）由圖知，閉合開關(guān)S₁斷開開關(guān)S₂時(shí)，兩電阻串聯(lián)，
總電阻：R=R₁+R₂=80Ω+1130Ω=1210Ω；
此時(shí)電路中的電流：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{220V}{1210Ω}$≈0.18A；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×20℃=1.68×10⁵J，
同時(shí)閉合開關(guān)S₁、S₂，只有R₁連入電路中，電熱水器處于加熱狀態(tài)，通電5min，消耗的總電能：
W_總=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$t=$\frac{（{220V）}^{2}}{80Ω}$×300s=1.815×10⁵J，
損失的電能：
W_損=W_總-Q_吸=1.815×10⁵J-1.68×10⁵J=1.35×10⁴J．
答：（1）閉合開關(guān)S₁斷開開關(guān)S₂，電路中的電流是0.18A；
（2）閉合開關(guān)S₁、S₂，則此過(guò)程中水吸收的熱量是1.68×10⁵J，損失的電能是1.35×10⁴J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、吸熱公式、電功公式的靈活運(yùn)用，知道消耗的總電能減掉水吸收的熱量即為損失的電能是關(guān)鍵．