Question

6．圖甲為額定電壓為220V的飲水機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，控水槽中的浮體A與閥門B通過連桿相連，當(dāng)浮體A恰好浸沒時(shí)，閥門B關(guān)閉，當(dāng)A未浸沒時(shí)，B略有下降，試桶內(nèi)水流入控水槽，已知閥門B的橫截面積為1cm²，滿桶水時(shí)對(duì)閥門B產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)為4000Pa，煮水時(shí)發(fā)熱管的額定功率是550W，（設(shè)發(fā)熱管電阻R熱不變），不計(jì)浮體A閥門B及連桿的重力，（g取10N/kg）
（1）圖乙是飲水機(jī)的電路圖，綠燈的電阻遠(yuǎn)大于紅燈，水未沸騰時(shí)，紅燈亮，綠燈滅，發(fā)熱管正常工作，則控制開關(guān)S₁閉合S₂閉合（均填接通或斷開）；
（2）煮水時(shí)通入發(fā)熱管的電流為多大；
（3）若熱膽中儲(chǔ)水1kg，由電熱管加熱，要求10分鐘將水由10℃加熱到90℃，求水吸收的熱量和電熱管的電功率． 

Answer 1

分析 （1）飲水機(jī)的原理：分析電路圖，飲水機(jī)水沸騰前，開關(guān)S₁、S₂同時(shí)閉合，紅燈亮、綠燈因短路滅、加熱管正常工作；水沸騰后，S₁斷開，此時(shí)紅、綠指示燈串聯(lián)，由于電阻R_紅遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R_綠，紅燈功率太小不亮、綠燈亮、加熱管不工作；
（2）根據(jù)電路圖可知，煮水時(shí)，發(fā)熱管與紅燈并聯(lián)；又已知煮水時(shí)發(fā)熱管的額定功率和飲水機(jī)的額定電壓，根據(jù)P=UI的變形公式即可求出知煮水時(shí)通入發(fā)熱管的電流；
（3）先根據(jù)公式Q=cm△t可求水應(yīng)吸收的熱量；再利用公式P=$\frac{W}{t}$求出電熱管的電功率．

解答 解：（1）當(dāng)溫控開關(guān)S₁、S₂同時(shí)閉合時(shí)，加熱管正常工作，紅燈亮，綠燈因被短路熄滅；
（2）由P=UI可知，煮水時(shí)通入發(fā)熱管的電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{550W}{220V}$=2.5A；
（3）水吸收的熱量：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（90℃-10℃）=3.36×10⁵J；
由W=Q=Pt可得：電熱管的電功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{10×60s}$=560W．
答：（1）閉合；閉合；
（2）煮水時(shí)通入發(fā)熱管的電流為2.5A；
（3）水吸收的熱量為3.36×10⁵J；
電熱管的電功率為560W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱量、電功率的計(jì)算以及對(duì)電路的分析，主要是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是對(duì)電路正確分析．