Question

小波班上有一臺飲水機，它的銘牌如右表，工作電路如圖所示，S₀是溫控開關，可以自動控制飲水機的加熱或保溫狀態(tài)．問：

熱水箱容量	1.5L
額定電壓	220V
加熱功率	550W
保溫功率	44W

（1）當熱水箱中盛滿水時，水的質(zhì)量是多少？
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作20min可以將滿箱的水從20℃加熱到100℃，則在此過程中：
①通過飲水機的電流是多少？飲水機消耗的電能是多少？
②水吸收的熱量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
③飲水機的效率是多少？
（3）R₂的阻值是多少？

Answer 1

分析：（1）已知熱水箱的容量也就是已知水的體積，利用m=ρV計算水的質(zhì)量；
（2）①已知加熱功率和額定電壓，利用I=

P

U

計算電流；已知加熱功率和工作時間，利用W=Pt計算消耗的電能；
②已知水的質(zhì)量和水的初溫、末溫，利用Q=cm（t-t₀）計算吸收的熱量；
③飲水機消耗的電能為總能量，水吸收的熱量為有用能量，利用η=

Q吸

W

計算飲水機的效率；
（3）當S₀斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)，此時電路中只有R₂，已知電源電壓和保溫功率，利用公式P=

U2

R

變形可計算電阻R₂的阻值．

解答：解：（1）水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.5kg；
（2）①此時通過飲水機的電流是：I_加=

P加

U

=

550W

220V

=2.5A；
此時消耗的電能是：W=P_加t=550W×20×60s=6.6×10⁵J；
②水吸收的熱量是：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×10⁵J；
③飲水機消耗的電能為總能量：Q_總=W=6.6×10⁵J；
水吸收的熱量為有用能量，Q_吸=5.04×10⁵J；
故飲水機的效率為：η=

Q吸

W

×100%=

5.04×105J

6.6×105J

×100%≈76.4%；
（3）分析題意可知，當S₀斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)．由公式P=

U2

R

得：
R₂=

U2

P保

=

(220V)2

44W

=1100Ω．
答：（1）當熱水箱中盛滿水時，水的質(zhì)量是1.5kg；
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作20min可以將滿箱的水從20℃加熱到100℃，則在此過程中：
①通過飲水機的電流是2.5A，飲水機消耗的電能是6.6×10⁵J；
②水吸收的熱量是5.04×10⁵J；
③飲水機的效率是74.6%；
（3）R₂的阻值是1100Ω．

點評：本題考查學生對實際用電器電功率的分析以及運用電功率公式結(jié)合歐姆定律計算相關物理量的能力，在計算過程中要注意單位的統(tǒng)一．