Question

9．如圖同學們常見的家用飲水機，它的銘牌上標有：額定電壓220V，頻率50Hz，加熱功率350W．將它接在220V的電壓下，
（1）當它處于保溫狀態(tài)時，飲水機中的電流為0.1A，這時飲水機消耗的電功率是多大？
（2）當它處于加熱狀態(tài)時，它能使熱水罐中0.5kg的水溫度升高到90℃要6分鐘，則加熱這些水消耗的電能為多少度？
（3）它的工作原理比較簡單：整個電路由一個電熱元件R₁、一個限流電阻R₂和一個溫控開關S組成（如圖）．當S接a時，電熱元件R₁被接入電路中，飲水機開始將水加熱；當水溫達到一定溫度時，溫控開關自動切換到b處，飲水機處于保溫狀態(tài)．請你按上述原理完成圖中的電路圖，并求出限流電阻R₂電阻（結果保留一位小數）

Answer 1

分析 （1）由功率公式P=UI可求得消耗的電功率
（2）由W=Pt計算加熱狀態(tài)下6分鐘飲水機消耗電能；
（3）接在a處時為加熱狀態(tài)，故應只接入R₁，而保溫時因減小熱量，可以讓R₂分壓而減少R₁的熱量，則可以得出電路；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$和電路特點，由加熱狀態(tài)先計算R₁的電阻，再計算保溫時的總電阻，從而得到R₂電阻．

解答 解：
（1）由題知，當它處于保溫狀態(tài)時，飲水機中的電流為0.1A，所以保溫時消耗的功率為：
P_保溫=UI_保溫=220V×0.1A=22W；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可知在加熱狀態(tài)下6min消耗電能：
W=P_加熱t=0.350kW×6×$\frac{1}{60}$h=0.035kW•h=0.035度；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：電阻越小時，發(fā)熱越多，故加熱時S接a，應只讓R₁接入電路；保溫時S接a，應讓電阻變大，即可以把R₂串入電路中，電路圖如圖所示：
；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，加熱時，R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{（220V）^{2}}{350W}$≈138.3Ω，
保溫時的總電阻：R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{22W}$=2200Ω，
由串聯電路的電阻特點可得：
R₂=R-R₂=2200Ω-138.3Ω=2061.7Ω．
答：（1）當它處于保溫狀態(tài)時，飲水機消耗的電功率是22W；
（2）當它處于加熱狀態(tài)時，加熱這些水消耗的電能為0.035度；
（3）電路圖見上圖；電阻R₂的阻值為2061.7Ω．

點評 本題以生活中常用的飲水機，考查了串聯電路特點、電功率公式的應用，明確題意畫出電路圖是關鍵．