Question

【題目】如圖是某飲水機(jī)的電路原理簡圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經(jīng)過出水管時(shí)被加熱，通過改變“溫、開水選擇開關(guān)”的狀態(tài)（“斷開”或“閉合”），可以選擇出溫水或開水。該飲水機(jī)的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1100W。已知R1、R0電阻值不隨溫度變化，水的比熱容c＝4.2×103J/(kg·℃)，水的密度ρ＝1×103kg/m3。求：

(1)飲水機(jī)正常工作，出開水時(shí)電熱絲中的電流I和電熱絲R1的電阻值；

(2)現(xiàn)在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是23℃，水需要吸收多少熱量？如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開這些水需要多少時(shí)間？

Answer 1

【答案】(1)10A，22Ω；(2)1.617×105J，91.9s。

【解析】

(1)根據(jù)正常工作時(shí)的電功率和電壓求出電流和電阻R；根據(jù)保溫狀態(tài)的功率和，結(jié)合串聯(lián)電阻特點(diǎn)，求出R0阻值；

(2)先根據(jù)水的密度和體積求出水的質(zhì)量，利用求出水吸收的熱量；再根據(jù)和求出加熱時(shí)間。

(1)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，只有電阻R0接入電路，又，由可知，飲水機(jī)出開水時(shí)電熱絲中的電流：

，

由可知，R0的阻值：

，

飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，則有：

，

解得：R1＝R0＝22Ω；

(2)由可知，水的質(zhì)量：

，

水吸的熱量：

，

由可得，消耗的電能：

，

由可知，加熱時(shí)間：

。

答：(1)飲水機(jī)正常工作，出開水時(shí)電熱絲中的電流是10A，電熱絲R1的電阻值是22Ω；(2)現(xiàn)在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是23℃，水需要吸收1.617×105J熱量；如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開這些水需要91.9s。