Question

【題目】圖甲是小明家電熱水壺內(nèi)部的簡(jiǎn)化電路圖，其中R 為加熱管，R 為限流電阻，只有加熱管放出的熱量能被水吸收。S1是溫控開(kāi)關(guān)（也叫防干燒開(kāi)關(guān)），S、S2是手動(dòng)開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)S、S2可以使電熱水壺分別處于加熱和保溫狀態(tài)，下表是該電熱水壺的銘牌。

(1)加熱水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)S、S2應(yīng)處于什么狀態(tài)？正常工作時(shí)，通過(guò)加熱管R1的電流為多少？_________

(2)電熱水壺正常工作，在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將一滿壺初溫為20℃的水燒開(kāi)，水需要吸收多少熱量？______[c水=4.2×103J/（kg℃）]

(3)水燒開(kāi)后，讓電熱水壺處于保溫狀態(tài)，若R2=165Ω，則電熱水壺的保溫功率為多少？______

(4)小明發(fā)現(xiàn)在晚上用電高峰時(shí)燒開(kāi)一壺水比白天用時(shí)長(zhǎng)，晚上他進(jìn)行了測(cè)量，關(guān)掉家里其他電器，僅電熱水壺工作，他觀察到家里電能表（如圖乙）1min轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了40轉(zhuǎn)，則晚上燒水時(shí)電熱水壺的實(shí)際功率為多少？________

Answer 1

【答案】 4A 5.04×105J 55W 800W

【解析】（1）由電路圖可知，當(dāng)S1、S、S2都閉合時(shí)，R2短路，電路只有R1工作；當(dāng)開(kāi)S、S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)；根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，根據(jù)P＝，當(dāng)電路只有R1工作時(shí)功率大，為加熱狀態(tài)，即手動(dòng)開(kāi)關(guān)S、S2都閉合時(shí)，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，電熱水壺的額定功率為880W，由P＝UI，正常工作時(shí)，通過(guò)加熱管R1的電流為：I＝＝4A；（2）由表中數(shù)據(jù)知，一滿壺水的體積為1.5L，根據(jù)ρ＝，其質(zhì)量為：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將一滿壺初溫為20℃的水燒開(kāi)，水升溫100℃﹣20℃＝80℃．水需要吸收多少熱量：Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg℃）×1.5kg×80℃＝5.04×105J；（3）由歐姆定律I＝，根據(jù)（1）知，加熱管電阻：R1＝＝55Ω，當(dāng)開(kāi)S1、S3閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路處于保溫狀態(tài)，根據(jù)電阻的串聯(lián)，此時(shí) 電路的電阻：R串聯(lián)＝R2+R1＝165Ω+55Ω＝220Ω，由歐姆定律，此時(shí)電路中的電流：I′＝＝1A，則電熱水壺的保溫功率，即R1的功率：P保＝I′2R1＝（1A）2×55Ω＝55W；（4）如圖乙電能表上標(biāo)有3000r/kWh，表示電能表轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)3000圈消耗1度電，則轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)消耗的電能為：W＝×40kWh＝×3.6×106J＝4.8×103J，1min轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了40轉(zhuǎn)，晚上燒水時(shí)電熱水壺的實(shí)際功率為：P實(shí)＝＝800W。