Question

小红家里有一台饮水机，它铭牌上标出的有关数据如下表，工作电路如图所示，S₀是温控开关．当开关S闭合、S₀断开时，饮水机处于保温状态；当开关S、S₀都闭合时，饮水机处于加热状态．问：

热水箱容量	1.0L
额定电压	220V
加热功率	450W

（1）将1kg的水从23℃加热到93℃，水吸收的热量是多少？
（2）饮水机在加热状态下正常工作2min，消耗的电能是多少？〔C_水=4.2×10³J/（kg?℃）〕
（3）当饮水机在保温状态下正常工作时，通过R₂的电流为0.2A，此时饮水机消耗的功率是多少？

Answer 1

解：
（1）Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（93℃-23℃）=2.94×10⁵J；
（2）∵饮水机在加热状态下正常工作，
∴P=450W，
消耗的电能：
W=Pt=450W×2×60s=5.4×10⁴J；
（3）当开关S闭合、S₀断开时，饮水机处于保温状态，此电路为R₂的简单电路，
此时饮水机消耗的功率：
P=UI=220V×0.2A=44W．
答：（1）将1kg的水从23℃加热到93℃，水吸收的热量是2.94×10⁵J；
（2）饮水机在加热状态下正常工作2min，消耗的电能是5.4×10⁴J；
（3）当饮水机在保温状态下正常工作时，通过R₂的电流为0.2A，此时饮水机消耗的功率是44W．
分析：（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量；
（2）知道饮水机在加热状态下正常工作，实际功率等于加热功率，利用W=Pt求消耗的电能；
（3）当开关S闭合、S₀断开时，饮水机处于保温状态，此电路为R₂的简单电路，知道电路中的电流，利用P=UI求此时饮水机消耗的功率．
点评：本题为电学和热学的综合计算题，考查了学生对热量公式、电功率公式的掌握和运用，涉及到电路动态分析、从铭牌搜集有用信息，属于难题．