Question

【題目】如圖所示的電路，是小明同學(xué)家中的電熱飲水機(jī)的電路原理圖。其中R1、R2是發(fā)熱管中的兩個(gè)發(fā)熱電阻。這種飲水機(jī)有加熱和保溫兩種狀態(tài)，這兩種狀態(tài)輪流工作，由溫控開(kāi)關(guān)S2自動(dòng)控制：當(dāng)瓶膽內(nèi)水的溫度被加熱到90℃時(shí)，加熱狀態(tài)就停止而進(jìn)入保溫狀態(tài)；當(dāng)膽內(nèi)水的溫度降到60℃時(shí)，加熱狀態(tài)就啟動(dòng)。該飲水機(jī)的銘牌如表所示，其中保溫功率已模糊不清，經(jīng)查證R1=9R2，小明同學(xué)通過(guò)觀察還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)瓶膽內(nèi)裝滿水時(shí)，飲水機(jī)的加熱狀態(tài)每次只啟動(dòng)5min就停止，再間隔15min后又開(kāi)始啟動(dòng)。(已知水的比熱容為4.2×103J／(kg·℃)，1L水的質(zhì)量為1kg)

（1）當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)S2處于____狀態(tài)時(shí)，電路處于加熱狀態(tài)。

（2）該飲水機(jī)的保溫功率是多少__________？

（3）該飲水機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)的20min內(nèi)，消耗的電能為多少 _________？

（4）在15min的保溫過(guò)程中，瓶膽內(nèi)的水散失的熱量為多少 ___________J？

（5）在電熱飲水機(jī)加熱工作的時(shí)候，小明將家里的其它用電器都關(guān)閉，他觀察到家里標(biāo)有“3000r/kW·h”字樣的電能表轉(zhuǎn)盤(pán)在1min內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)了20轉(zhuǎn)。此時(shí)電路的實(shí)際電功率是多大____________？

Answer 1

【答案】 閉合 50W 1.95×105J 1.26×105J 400W

【解析】分析：（1）根據(jù)電路圖，結(jié)合電功率公式分析判斷；

（2）根據(jù)加熱功率和電阻的關(guān)系，求出兩電阻的大小，最后利用公式求出保溫功率的大�。�

（3）由題意可知加熱以及保溫狀態(tài)的功率和時(shí)間，則由電功公式可求得加熱和保溫水所消耗的電能，二者之和就是一個(gè)工作循環(huán)消耗的電能；

（4）由題知，水的溫度從90℃降到60℃時(shí)，經(jīng)歷15min后開(kāi)始啟動(dòng)，由 計(jì)算水放出熱量，即散失的熱量；

（5）3000r/kWh表示每消耗1kWh的電能，電能表的表盤(pán)就轉(zhuǎn)過(guò)3000r；由此可求20r消耗的電能，根據(jù)公式可計(jì)算出實(shí)際功率。

解答：（1）由圖甲可知，開(kāi)關(guān)S1和S2閉合時(shí)兩電阻并聯(lián)，只S1閉合時(shí)只有R1連入電路中，電源電壓一定，兩電阻并聯(lián)時(shí)電路的總電阻小于R1的電阻，由知，兩開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)電路消耗電功率較大，為加熱狀態(tài)；只S1閉合時(shí)，電路消耗電功率較小，為保溫狀態(tài)；

（2）飲水機(jī)加熱時(shí)，開(kāi)關(guān)S2閉合，兩電阻并聯(lián)，由并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)知，此時(shí)電路中的總電阻：，由題知，，則加熱時(shí)的功率：

，

所以， ，飲水機(jī)保溫時(shí)，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，則保溫時(shí)飲水機(jī)的電功率；

（3）由 可得，加熱5min消耗的電能：

；

保溫15min消耗的電能：；該飲水機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)的20min內(nèi)，消耗的電能為：；

（4）由題知，水的溫度從90℃降到60℃時(shí)，經(jīng)歷15min后開(kāi)始啟動(dòng)，此過(guò)程中水放出熱量，即散失的熱量：；

（5）電能表1min內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)了20轉(zhuǎn)，所以電熱飲水機(jī)消耗的電能：

，

此時(shí)電路的實(shí)際電功率：。

故答案為：(1). 閉合 (2). 50W (3). 1.95×105J (4). 1.26×105J (5). 400W