Question

【題目】無內膽飲水機﹣﹣管線機的電路原理如圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經過出水管時被加熱，通過改變“溫、開水選擇開關”的狀態（“斷開”或“閉合”），可以選擇出溫水或開水．該管線機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1100W．已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容c=4．2×103J/（kg℃），水的密度ρ=1×103kg/m3，取g=10N/kg．問：

（1）“溫、開水選擇開關”的狀態和出溫水、開水的對應關系如何？

（2）飲水機正常工作，出開水時電熱絲中的電流是多少？電熱絲R0的電阻是多少？

（3）現在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？如果電能轉化為水的內能的效率是80%，飲水機正常工作時，燒開這些水需要多少時間？

Answer 1

【答案】（1）溫水：開關斷開 開水：開關閉合

（2）10A 22 Ω

（3）1．68×104J 95．45s

【解析】試題分析：（1）當選擇開關閉合時，電阻R1短路，電路中的總電阻小，由公式P=U2/R可知，電熱器的功率大，出開水．當選擇開關斷開時，電阻R1、R0串聯，電路中的總電阻大，由公式P=U2/R可知，電熱器的功率小，出溫水；（2）出開水時，電熱絲中的電流I開=P開/U=2200W/220V=10A，電熱絲R0=U/I開=220V/10A=22Ω；（3）水吸收的熱量Q吸=cmΔt=4．2×103J/（kg·℃）×500×10-6×1×103kg×（100℃-20℃）=1．68×105J，產生這些熱量所需的電能W=Q吸/η=168000J/80%=2．1×105J，飲水機工作時間t=W/P=2．1×105J/2200W=95．5s。