Question

【題目】養(yǎng)生壺的原理如圖所示，它有加熱和保溫兩檔。當(dāng)加熱到設(shè)定溫度時(shí)，養(yǎng)生壺自動(dòng)切換為保溫檔。（養(yǎng)生壺的部分參數(shù)如表所示）

（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，S2應(yīng)該如何（填“閉合”或“斷開(kāi)”）時(shí)，養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)？

（2）在保溫檔正常工作時(shí)，求電路中的電流是多少？

（3）求R1、R2的阻值？

（4）如果養(yǎng)生壺的效率為70%，那么在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下要將滿壺的水從20℃加熱至沸騰，請(qǐng)問(wèn)需要多少分鐘？

壺的容積	1.5L
額定電壓	220V
加熱功率	1000W
保溫功率	44W

Answer 1

【答案】(1)閉合；(2) 0.2A；(3) 48.4Ω，1051.6Ω；(4) 12min

【解析】

(1)養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路的總功率最大，由可知，電源的電壓一定時(shí)，電路的總電阻應(yīng)最小，由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2閉合時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電路的總電阻最小，養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)。
(2)在保溫檔正常工作時(shí)，由P=UI可得，電路中的電流

電路中的電流為0.2A。

(3)養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，則R1的阻值

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，養(yǎng)生壺處于保溫狀態(tài)，由可得，此時(shí)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，R2的阻值

R2=R總-R1=1100Ω-48.4Ω=1051.6Ω

(4)滿壺水的體積

V=1.5L=1.5dm3=1.5×10-3m3

由 可得，水的質(zhì)量

m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收的熱量

Q吸=cm（t-t0)=4.2×103J/（kg·℃）×1.5kg×（100℃-20℃)=5.04×105J

消耗的電能

需要的加熱時(shí)間

答：(1) 當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，S2閉合時(shí)，養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)；
(2)在保溫檔正常工作時(shí)，電路中的電流是0.2A；
(3)R1的阻值為48.4Ω，R2的阻值為1051.6Ω；
(4)如果養(yǎng)生壺的效率為70%，那么在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下要將滿壺的水從20℃加熱至沸騰需要12min。