Question

14．某品牌电热饮水机有加热和保温两种工作状态，从说明书上收集到如下数据及如图所所的电路原理图（其中S₀为温控开关），当开关S₀断开时，水箱中的水温度高（选填“高”或“低”），饮水机处于保温状态．水箱中装满水后，闭合S，需要7min可使水从25℃升高到85℃．[ρ=1.0×10³ kg/m³，c_水=4.2×10³ J/（kg•℃）]

热水箱容量	2I
额定电压	220V
加热时的功率	1200W
保温时的功率	40W

Answer 1

分析 （1）根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电源电压不变，当电路电阻变大时，电路消耗的电功率就小，就处于保温状态；当电路电阻变小时，电路消耗的电功率就大，就处于加热状态．
（2）知道水箱的体积和水的密度，根据公式m=ρV可求水的质量，又知道水的比热容和温度的变化，可利用公式Q_吸=Cm△t计算水吸收的热量；又知道加热时的功率，可利用时t=$\frac{W}{{P}_{加}}$计算出加热时间．

解答 解：
（1）当S闭合，S₀断开时，电路中只有电阻R₂，电阻相对较大，电功率较小，处于保温状态，当两开关都闭合时，两电阻并联，此时电路电阻最小，电功率最大，处于加热状态；
（2）因为ρ=1×10³kg/m³，V=2L=2×10^-3m³，
所以一箱水的质量为：m=ρV=1×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
又因为c=4.2×10³J/（kg•℃），△t=t-t₀=85℃-25℃=60℃，
所以水吸收的热量为：Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×60℃=5.04×10⁵J；
而P_加=1200W，
加热时间为：t=$\frac{W}{{P}_{加}}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{1200W}$=420s=7min．
故答案为：高；保温；7．

点评 本题考查质量、吸收热量、时间等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是开关断开与闭合时电路的情况，要学会从题目所给信息中找到有用的数据．在计算过程中要特别注意单位的换算．