Question

【题目】【2016·齐齐哈尔卷】如图甲为常用的电热饮水机，其电路原理如图乙所示，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率为44W，R1、R2均为电热丝 （R1、R2的电阻不随温度变化）．请问：

（1）当S闭合时，饮水机处于 （选填“加热”或“保温”）状态，此时电路中的电流是多大？

（2）电热丝R1的电阻是多大？

（3）饮水机加热工作时，将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃，需要多长时间？（假设电能全部转化为水的内能）

Answer 1

【答案】（1）5A；（2）1056Ω；（3）147s

【解析】

（1）根据P=U2/R可知当U一定时，R最小，P最大，因此当S闭合时，R1短路，电路中电阻最小，此时功率最大，饮水机处于加热状态；由P=UI可得：I热=P热/U=1100W/220V=5A；

（2）因为当加热时只有R2工作，故R2=U/I热=220V/5A=44Ω；由P=U2/R可得，当饮水机处于保温状态时，R总=U2/P保温=220V2/4W=1100Ω因为串联，故R1=R总﹣R2=1100Ω﹣44Ω=1056Ω；

（3）水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×0.5kg×（97℃﹣20℃）=1.617×105J；因为电能全部转化为水的内能，故W=Q=1.617×105J，由P=W/t可得：t=W/P热=1.617×105J/1100W=147s