Question

11．如图1所示的是一种WSH-500型号家用饮水机及铭牌，如图2是饮水机的电路图．

（1）在空格中填写“亮”或“不亮”：当温控开关1、2都闭合时，加热管正常工作，红灯亮，绿灯不亮；当水沸腾后，温控开关1、2都断开，加热管不工作，其中R_红远远小于R_绿，则红灯不亮，绿灯亮．
（2）如果一次将0.5L初温为20℃的水在标准大气压下烧开，加热管转化的内能是2.1×10⁵J，则烧水的效率为多大？[水的比热容为4.2×10³J/（Kg•℃）]．
（3）如果加热时电路的总电流为3A，则红灯的电阻是多少Ω？

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，当温控开关1、2都闭合时，红灯和加热管并联，绿灯被短路，有电流通过的灯泡量，没有电流通过的灯泡不亮；当水沸腾后，温控开关1、2都断开，绿灯与加热管串联，通过它们的电流相等，根据P=I²R比较两灯泡实际功率之间的关系，功率较大的亮，功率太小的不亮；
（2）知道水的体积，根据密度公式求出水的质量，在标准大气压下水的沸点为100℃，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量，根据效率公式求出烧水的效率；
（3）由表格数据可知加热时通过加热管的电流，根据并联电路的电流特点求出通过红灯的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出红灯的电阻．

解答 解：（1）由电路图可知，当温控开关1、2都闭合时，红灯和加热管并联，绿灯被短路，则红灯亮，绿灯不亮；
当水沸腾后，温控开关1、2都断开，绿灯与加热管串联，通过它们的电流相等，
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，且R_红远远小于R_绿，
所以，由P=I²R可知，R_绿的实际功率较大能亮，R_红实际功率太小不亮；
（2）水的体积：
V=0.5L=0.5dm³=5×10^-4m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-4m³=0.5kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃-20℃）
=1.68×10⁵J，
烧水的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{2.1×1{0}^{5}J}$×100%=80%；
（3）由表格数据可知，加热时通过加热管的电流I_热=2.2A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过红灯的电流：
I_红=I-I_热=3A-2.2A=0.8A，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，红灯的电阻：
R_红=$\frac{U}{{I}_{红}}$=$\frac{220V}{0.8A}$=275Ω．
答：（1）亮；不亮；不亮；亮；
（2）烧水的效率为80%；
（3）红灯的电阻是275Ω．

点评 本题考查了电路连接方式的判断和电路的三种状态、密度公式、吸热公式、效率公式、并联电路特点、欧姆定律的应用，涉及到的知识点较多，综合强；计算过程要注意单位的换算．