电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从说明书上收集到如下表的参数和如图所示的电路原理图.求:热水箱容积2L额定电压220V加热时功率440W保温时功率40W(1)当S0断开时,饮水机处于________状态(选填“加热”或“保温”).
(2)求电R2的阻值.
(3)求电热饮水机在加热状态下的工作电流.
(4)若将水箱内装满20℃的水,需要工作25min才能加热到75℃.求加热过程中水吸收的热量和该电热饮水机的加热效率.
网友回答
解:(1)当S0断开时,只有R2连入电路;当S0闭合时,R1、R2均被连入电路,且为并联.
两种情况相比,当S0断开时电路电阻大,饮水机的工作电流较小,根据P=UI可知,此时饮水机消耗的电功率也较小.故当S0断开时饮水机处于保温状态.
(2)R2的阻值为R2===1210Ω;
(3)电热饮水机在加热状态下的工作电流I加热===2A;
(4)水箱中的水质量:
m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(75℃-20℃)=4.62×105J,
电流做的功:
W=Pt=440W×25×60s=6.6×105J,
∵该电路是纯电阻电路,
∴Q放=W,
饮水机的加热效率:
η=×100%=×100%=70%.
答:(1)当S0断开时,饮水机处于 保温状态;
(2)电阻R2的阻值1210Ω;
(3)电热饮水机在加热状态下的工作电流为2A;
(4)加热过程中水吸收的热量为4.62×105J,该电热饮水机的加热效率为70%.
解析分析:(1)温控开关S0断开时,只有R2连入电路,分析电路电阻的大小,根据电功率公式分析电路功率大小可知饮水机处于哪种工作状态.(2)根据铭牌可知额定电压和保温功率,根据R=求出R2的阻值;(3)根据铭牌可知额定电压和加热功率,根据I=求出饮水机在加热状态下的工作电流;(4)先根据m=ρV求出水箱内水的质量,根据Q=cm△t求出水吸收的热量,根据W=Pt求出电流做的功,利用η=求出该电热饮水机的加热效率.
点评:本题考查质量、电流、电功、吸收热量、效率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点利用电功率的公式结合电路图对饮水机状态的判断.