Question

饮水机的电路图如图，S是温控开关，R₂是供加热的电阻丝，R₁是电阻．
（1）分析电路图可知，当S______时，饮水机处于保温状态．（填“闭合”或“断开”）
（2）加热状态额定功率为550W，正常工作时饮水机将热水罐中0.6L、18℃的水加热到93℃用时6min．求饮水机加热状态时的效率（水有效吸热量与消耗电能之比）．
（3）饮水机在保温状态时加热电阻丝R₂的功率是加热状态时的1/4，求R₁的阻值．

Answer

（1）饮水机所处的状态根据开关S接通或断开时连入的电阻即可判断；
（2）根据m=ρV求出水的质量，利用吸热公式Q=cm△t求出水吸收的热量；然后利用电功公式W=Pt求出消耗的电能，利用η=×100%即可求出效率；
（3）根据加热时的功率由R=求出R2的电阻，再求出保温时的总电阻；保温状态时R1、R2 串联，从而求出R1 的阻值．
【解析】
（1）当S接通时，只有供加热的电阻丝R2接入电路，饮水机则处于加热状态；当S断开时R1与R2是串联连接，电路中电阻阻值最大，功率最小，即处于保温状态．
故答案为：断开．
（2）水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×0.6×10-3m3=0.6kg
水从18℃加热到93℃吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.6kg×（93℃-18℃）=1.89×105J
饮水机加热6min消耗的电能为：
W=Pt=550W×6×60s=1.98×105J
饮水机加热的效率：
η=×100%=×100%≈95.5%；
答：饮水机加热状态时的效率为95.5%．
（3）加热状态下，S闭合，只有电阻R2接入电路，饮水机的功率P1=550W，电压U=220V
∴R2===88Ώ
保温状态时R2的功率是加热时的，说明此时电阻R2两端的电压变成原来的，为110V，
根据串联分压的特点，R1和R2的电阻相等，
所以：R1=R2=88Ω．
答：R1的阻值是88Ω．