Question

【題目】如圖甲所示，一款可以通過USB接口連到電腦上的電熱杯墊。杯墊內部簡化電路如圖乙所示，R1、R2為加熱元件S1、S2同時閉合時，處于加熱狀態，整個電路中的電流是1A；只閉合開關S1時處于保溫狀態，整個電路中的電流是0.5A．已知R1的電阻為10Ω．通過計算回答：

（1）USB接口的輸出電壓是多少伏？

（2）保溫30min產生的熱量是多少焦？

（3）加熱狀態時，若產生的熱量全被水吸收，將200g的水從35℃加熱至45℃需多長時間？（c水=4.2×103J/（kg·℃））

Answer 1

【答案】（1）5V （2）4500J （3） 1680s

【解析】

(1)由圖知，只閉合S1處于保溫狀態時，只有R1連入電路中，電路中的電流是0.5A，由可得，USB接口的輸出電壓：

U=I1R1=0.5A×10Ω=5V；

(2)保溫30min產生的熱量：

Q=I2R1t=（0.5A）2×10Ω×30×60s=4500J；

(3)200g的水從35℃加熱至45℃需要吸收的熱量為：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg℃）×0.2kg×（45℃-35℃）=8.4×103J；

因為熱量完全被吸收，所以：Q放= Q吸；

加熱狀態時，兩電阻是并聯關系，根據電流關系可以判斷，通過兩電阻的電流相等，故兩電阻相等，因為R1是10Ω，所以總電阻為5歐姆，則：

。

答：（1）USB接口的輸出電壓是5V。（2）保溫30min產生的熱量是4500J。（3）將200g的水從35℃加熱至45℃需1680s。