Question

辦公室里有個(gè)自動(dòng)電熱水瓶，如圖所示和表格是它的原理及參數(shù)．A為自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)水的溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電路；低于設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)接通電路．請(qǐng)你通過(guò)分析來(lái)進(jìn)行計(jì)算：
（1）電熱水瓶放出的熱量90%被這些水吸收，燒開(kāi)一瓶20℃的水（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），電熱水瓶應(yīng)正常工作多長(zhǎng)時(shí)間？
（2）黃燈亮?xí)r電熱水瓶處于保溫狀態(tài)還是加熱狀態(tài)？保溫元件R工作時(shí)的電阻是多大？（指示燈消耗的功率可以忽略．保溫功率是指整個(gè)電路消耗的功率）

型號(hào)	P2L55一B
電源	AC220V 50Hz
加熱功率	800W
保溫功率	40W
水容量	2.0L

Answer 1

分析：（1）利用水吸收的熱量與電放出的熱量關(guān)系計(jì)算；
（2）由圖示，黃燈亮?xí)r，電阻R 與電熱絲串聯(lián)，故電熱水瓶處于保溫狀態(tài)，
利用保溫時(shí)的功率計(jì)算總電阻，然后利用串聯(lián)電路R_總=R_加+R，計(jì)算出R．

解答：解：（1）m=ρv=1×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg；
Q_吸=cm（t₁-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×2.0kg×（100℃-20℃）=672000J；
Q_放=Q_吸÷η=672000J÷90%=746666.7J；
t=

Q放

p

=

746666.7J

800w

=933.3s；
（2）由圖示，黃燈亮?xí)r，是保溫狀態(tài)，電阻R與電熱絲串聯(lián)；
已知保溫功率是40w．
所以，R_總=

U2

p保

=

(220v)2

40W

=1210Ω；
R_加=

U2

p加

=

(220v)2

800W

=60.5Ω；
R=R_總-R_加=1210Ω-60.5Ω=1149.5Ω．
答：（1）電熱水瓶應(yīng)正常工作933.3s的時(shí)間；（2）是保溫狀態(tài)，保溫元件R工作時(shí)的電阻是1149.5Ω．

點(diǎn)評(píng)：本題難度大，計(jì)算時(shí)要充分分析圖示和表格，從中找到有用的信息，并正確分析電路的連接方式是解決本題的關(guān)鍵．
計(jì)算過(guò)程注意單位換算，1L=dm³．