题目

如图所示，是某种饮水机的电路图．饮水机上有“加热”和“保温”两个挡位．[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

（1）当开关S断开时，饮水机处于什么挡位？说明理由．
（2）饮水机在“加热”和“保温”时，电路消耗的功率分别为500W、22W．求电阻R₀和R的阻值．（不考虑温度对电阻阻值的影响）
（3）饮水机“加热”200s，刚好使0.8kg的水从65℃加热到90℃，求饮水机“加热”时的效率．

提问时间：2020-07-25

答案

（1）当开关S断开时，电路中R₀和R串联，此时功率为P=

U2

R0+R

，当开关S闭合时，电路中只有R₀，此时功率为P=

U2

R0

，所以当开关S断开时，饮水机处于“保温”挡位．
答：当开关S断开时，饮水机处于“保温”挡位．因为此时电路中的电阻最大，电功率最小．
（2）∵饮水机在“加热”时，P_加=500W，
∴R₀=

U2

P加

=

(220V)2

500W

=96.8Ω，
又∵饮水机在“保温”时，P_保=22W，
∴R_总=

U2

P保

=

(220V)2

22W

=2200Ω，
R=R_总-R₀=2200Ω-96.8Ω=2103.2Ω．
答：电阻R₀的阻值为96.8Ω，R的阻值为2103.2Ω．
（3）W=P_加t=500W×200s=1×10⁵J，
Q=C_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.8kg×（90℃-65℃）=8.4×10⁴J，
η=

Q

W

×100%=

8.4×104J

1×105J

×100%=84%．
答：饮水机“加热”时的效率为84%．