Question

【題目】有一款新型智能電熱水壺，有高、中、低三檔，并可以手動調節，它的等效電路圖如圖所示，其中R1=R2=88Ω，均為電熱絲，單刀雙擲開關S2可接a或b．
（1）開關S1、S2處于什么狀態時，電熱水壺處于低溫檔？
（2）電熱水壺處于中溫檔時的電流是多大？
（3）用高溫檔加熱時，電功率是多大？把1kg水從20℃加熱到100℃需要多長時間？[已知c水=4.2×103J/（kg℃），不計熱量損失，時間計算結果保留整數即可]．

Answer 1

【答案】
（1）解：由電路圖知，當S1斷開，S2接b時，R1、R2串聯，電路總電阻最大，電源電壓U一定，由P= 可知，此時總功率小，電熱水壺處于低溫擋

答：當S1斷開，S2接b時，電熱水壺處于低溫檔

（2）解：由電路圖知，當S1閉合，S2接b時，只有R1連入電路，電路中電阻較大，不是最大，電源電壓U一定，由P= 可知，此時總功率較小，電熱水壺處于中溫擋；

則處于中溫檔時的電流：I= = =2.5A

答：電熱水壺處于中溫檔時的電流是2.5A

（3）解：當當S1閉合，S2接a時，R1、R2并聯，總電阻最小，由P= 可知，總功率最大，電熱水壺處于高溫擋，

R1、R2并聯時，總電阻：R并= = =44Ω，

高溫檔加熱時，電路消耗的功率：P高= = =1100W；

把1kg水從20℃加熱到100℃吸收的熱量：

Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J；

不計熱量損失，W=Q=3.36×105J；

由P= 可得，所需時間t= = ≈305s

答：用高溫檔加熱時，電功率是1100W，把1kg水從20℃加熱到100℃需要305s

【解析】（1）由P= 可知，電壓一定時，電路電阻越小，功率越大，功率大，電熱水壺處于高溫擋，根據電路圖分析電路結構，判斷高溫擋時，開關的狀態；（2）由P= ，結合電路圖可知，只有R1連入，電熱水壺處于中溫檔，再利用I= 可求得電熱水壺處于中溫檔時的電流；（3）當R1、R2并聯，電路電阻最小，由P= 可知，功率最大，電熱水壺處于高溫擋，利用P= 可求得高溫檔加熱時，電功率； 根據Q=cm△t可求得水吸收的熱量，不計熱量損失，Q=W，利用P= 可求得時間．