Question

小波班上有一台饮水机，它的铭牌如右表，工作电路如图所示，S是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态．问：

热水箱容量	1.5L
额定电压	220V
加热功率	550W
保温功率	44W

（1）当热水箱中盛满水时，水的质量是多少？
（2）在加热状态下，饮水机正常工作20min可以将满箱的水从20℃加热到100℃，则在此过程中：
①通过饮水机的电流是多少？饮水机消耗的电能是多少？
②水吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/]
③饮水机的效率是多少？
（3）R₂的阻值是多少？

Answer

（1）已知热水箱的容量也就是已知水的体积，利用m=ρV计算水的质量；
（2）①已知加热功率和额定电压，利用I=计算电流；已知加热功率和工作时间，利用W=Pt计算消耗的电能；
②已知水的质量和水的初温、末温，利用Q=cm（t-t）计算吸收的热量；
③饮水机消耗的电能为总能量，水吸收的热量为有用能量，利用η=计算饮水机的效率；
（3）当S断开时，饮水机处于保温状态，此时电路中只有R2，已知电源电压和保温功率，利用公式P=变形可计算电阻R2的阻值．
【解析】
（1）水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg；
（2）①此时通过饮水机的电流是：I加===2.5A；
此时消耗的电能是：W=P加t=550W×20×60s=6.6×105J；
②水吸收的热量是：Q吸=cm（t-t）=4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×105J；
③饮水机消耗的电能为总能量：Q总=W=6.6×105J；
水吸收的热量为有用能量，Q吸=5.04×105J；
故饮水机的效率为：η=×100%=×100%≈76.4%；
（3）分析题意可知，当S断开时，饮水机处于保温状态．由公式P=得：
R2===1100Ω．
答：（1）当热水箱中盛满水时，水的质量是1.5kg；
（2）在加热状态下，饮水机正常工作20min可以将满箱的水从20℃加热到100℃，则在此过程中：
①通过饮水机的电流是2.5A，饮水机消耗的电能是6.6×105J；
②水吸收的热量是5.04×105J；
③饮水机的效率是74.6%；
（3）R2的阻值是1100Ω．