Question

【題目】圖甲是小明家電熱水壺內(nèi)部的簡化電路圖，其中R 為加熱管，R 為限流電阻，只有加熱管放出的熱量能被水吸收。S1是溫控開關（也叫防干燒開關），S、S2是手動開關，調(diào)節(jié)S、S2可以使電熱水壺分別處于加熱和保溫狀態(tài)，下表是該電熱水壺的銘牌。

(1)加熱水壺處于加熱狀態(tài)時，手動開關S、S2應處于什么狀態(tài)？正常工作時，通過加熱管R1的電流為多少？_________

(2)電熱水壺正常工作，在1標準大氣壓下，將一滿壺初溫為20℃的水燒開，水需要吸收多少熱量？______[c水=4.2×103J/（kg℃）]

(3)水燒開后，讓電熱水壺處于保溫狀態(tài)，若R2=165Ω，則電熱水壺的保溫功率為多少？______

(4)小明發(fā)現(xiàn)在晚上用電高峰時燒開一壺水比白天用時長，晚上他進行了測量，關掉家里其他電器，僅電熱水壺工作，他觀察到家里電能表（如圖乙）1min轉盤轉了40轉，則晚上燒水時電熱水壺的實際功率為多少？________

Answer 1

【答案】 4A 5.04×105J 55W 800W

【解析】（1）由電路圖可知，當S1、S、S2都閉合時，R2短路，電路只有R1工作；當開S、S1閉合、S2斷開時，兩電阻串聯(lián)；根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，根據(jù)P＝，當電路只有R1工作時功率大，為加熱狀態(tài)，即手動開關S、S2都閉合時，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，電熱水壺的額定功率為880W，由P＝UI，正常工作時，通過加熱管R1的電流為：I＝＝4A；（2）由表中數(shù)據(jù)知，一滿壺水的體積為1.5L，根據(jù)ρ＝，其質量為：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，在1標準大氣壓下，將一滿壺初溫為20℃的水燒開，水升溫100℃﹣20℃＝80℃．水需要吸收多少熱量：Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg℃）×1.5kg×80℃＝5.04×105J；（3）由歐姆定律I＝，根據(jù)（1）知，加熱管電阻：R1＝＝55Ω，當開S1、S3閉合、S2斷開時，兩電阻串聯(lián)，電路處于保溫狀態(tài)，根據(jù)電阻的串聯(lián)，此時 電路的電阻：R串聯(lián)＝R2+R1＝165Ω+55Ω＝220Ω，由歐姆定律，此時電路中的電流：I′＝＝1A，則電熱水壺的保溫功率，即R1的功率：P保＝I′2R1＝（1A）2×55Ω＝55W；（4）如圖乙電能表上標有3000r/kWh，表示電能表轉盤每轉3000圈消耗1度電，則轉40轉消耗的電能為：W＝×40kWh＝×3.6×106J＝4.8×103J，1min轉盤轉了40轉，晚上燒水時電熱水壺的實際功率為：P實＝＝800W。