Question

电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从说明书上收集到如下表的参数和如图

电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从说明书上收集到如下表的参数和如图所示的电路原理图．求： 热水箱容积 2L 额定电压 220V 加热时功率 440W 保温时功率 40W（1）当S闭合、S0断开时，饮水机处于______状态（选填“加热”或“保温”）．（2）求电R1，R2的阻值．（3）若将水箱内装满20℃的水，需要工作25min才能加热到75℃．求加热过程中水吸收的热量和该电热饮水机的加热效率．【c水=4.2×103J/（kg?℃）】

Answer 1

（1）当S₀断开时，只有R₂连入电路；当S₀闭合时，R₁、R₂均被连入电路，且为并联．
两种情况相比，当S₀断开时电路电阻大，饮水机的工作电流较小，根据P=UI可知，此时饮水机消耗的电功率也较小．故当S₀断开时饮水机处于保温状态．
（2）R₂的阻值为R₂=

U2

P保温

=

(220V)2

40W

=1210Ω；
电阻R₁工作时的功率P₁=P_加热-P_保温=440W-40W=400W；
电阻R₁=

U2

P1

=

(220V)2

400W

=121Ω；
（3）水箱中的水质量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（75℃-20℃）=4.62×10⁵J，
电流做的功：
W=P_加热t=440W×25×60s=6.6×10⁵J，
∵该电路是纯电阻电路，
∴Q_放=W，
饮水机的加热效率：
η=

Q吸

W

×100%=

4.62×105J

6.6×105J

×100%=70%．
答：（1）当S₀断开时，饮水机处于保温状态；
（2）电阻R₁的阻值为121Ω；电阻R₂的阻值1210Ω；
（3）加热过程中水吸收的热量为4.62×10⁵J，该电热饮水机的加热效率为70%．