Question

初班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，、是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：

额定电压
加热功率
保温功率
水杯容量

(1)闭合时，饮水机处于__工作状态。的阻值是__。

(2)水杯中装满水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开_____？水的比热容为，当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失

(3)最近一次使用时，加热管损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率随电流关系的图象如图丙所示，则：

①求的发热功率范围_____。

②变阻器的最大功率多大_____？

③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）____。

Answer

加热 55 见解析

【解析】

(1)[1][2]S闭合时，两电阻并联，S断开时，为的简单电路，由并联电路小于其中任一电阻，根据可知，S闭合时，饮水机处于加热工作状态，功率为；S断开时，饮水机处于保温工作状态，功率为；根据并联电路各支路互不影响，故加热时的功率为

(2)[3]一标准大气压水的沸点为，水杯中装满水加热到沸点吸热

不考虑热损失，消耗的电能

由得，将水烧开的时间

(3)①[4]变阻器与串联，当变阻器连入电路的电阻为0时，的电压为，其最大功率为；当变阻器最大电阻连入电路中时，由图知电路的最小电流为，的最小功率为

的发热功率范围为。

②[5]变阻器的功率

当时，变阻器的最大功率为

③[6]因变阻器与串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。