Question

【題目】如圖甲為無(wú)內(nèi)膽溫?zé)犸嬎畽C(jī)，其好處是無(wú)內(nèi)膽杜絕了水反復(fù)燒滾，既節(jié)約電能又安全 衛(wèi)生。內(nèi)部電路原理如圖乙,電熱絲 R1、R0繞在出水管上，水經(jīng)過(guò)出水管時(shí)被加熱，通過(guò)選擇“溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān) S”斷開(kāi)或閉合的狀態(tài)，可以選擇出溫水或熱水。該飲水機(jī)的銘牌如表所示:

已知:電熱絲 R 、R 電阻不隨溫度變化，水的比熱容 c =4.2×103J/（kg·℃），水的密度ρ水=1×103kg/m3，取 g=10N/kg。則:

(1)“溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān) S”______(填“斷開(kāi)”或“閉合”)時(shí)為出熱水。

(2)飲水機(jī)正常工作,出熱水時(shí)電熱絲中的電流是多少 __________?電熱絲 R1 的電阻是多少____________?

(3)現(xiàn)在需要 95℃的熱水 800mL，已知水的初溫是 20℃，如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是 90%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，得到這些熱水需要多少時(shí)間 ____________?

Answer 1

【答案】閉合； 10A 74.8Ω； 127.3s

【解析】

（1）由電路圖可知，溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，R1與R0串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)比較兩種情況下電路中的總電阻關(guān)系，根據(jù)可知，電壓一定時(shí)，電阻越小，功率越大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；

（2）飲水機(jī)正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)求出出熱水時(shí)電熱絲中的電流，根據(jù)求出R0的阻值，根據(jù)求出出溫水時(shí)的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出電熱絲R1的電阻；

（3）知道熱水的體積，根據(jù)求出水的質(zhì)量，又知道水的初溫、末溫以及比熱容，根據(jù)求出水吸收的熱量，根據(jù)求出加熱過(guò)程中消耗的電能，利用求出需要的加熱時(shí)間

（1）溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，R1與R0串聯(lián)，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電路中的總電阻最小，由可知，功率最大，飲水機(jī)出熱水；同理可知，溫?zé)崴�選擇開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，飲水機(jī)出溫水；

（2）飲水機(jī)正常工作，出熱水時(shí)，電路為R0的簡(jiǎn)單電路，由可得，出熱水時(shí)電熱絲中的電流：由可得，R0的阻值：，飲水機(jī)出溫水時(shí)，R1與R0串聯(lián)，電路中的總電阻：，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電熱絲R1的電阻：；

（3）水的體積：，由得，

水的質(zhì)量：，水吸收的熱量：由可知，消耗的電能：，由可得，需要的時(shí)間：。

故答案為：（1）閉合；

（2）飲水機(jī)正常工作，出熱水時(shí)電熱絲中的電流是10A，電熱絲R1的電阻是74.8Ω；

（3）飲水機(jī)正常工作時(shí)得到這些熱水需要127.3s。