Question

如圖（甲）所示是生活中常見的自動(dòng)加熱、保溫的電水壺，它的銘牌如下面表格．現(xiàn)將它接在220V的電壓下工作．

額定電壓	220V
頻率	50Hz
容積	6L
加熱功率	1000W
保溫功率	40W

（1）如圖（乙）所示為電水壺的電路圖，其中R₀是電熱水壺中的電熱管，R是與電熱水壺的電熱管串聯(lián)的電阻，S是一個(gè)自動(dòng)切換的溫控開關(guān)，此熱水壺是在熱膽中儲(chǔ)水，由電熱管加熱工作的，請根據(jù)電路圖判斷：當(dāng)溫控開關(guān)閉合還是斷開時(shí)，電水壺處于加熱狀態(tài)．

（2）按銘牌上所標(biāo)電水壺的加熱功率、保溫功率，計(jì)算R₀和R的阻值分別是多少？

（3）當(dāng)它處于加熱狀態(tài)時(shí)，如果消耗的電能全部用來加熱水，使熱膽中2kg、20℃的水溫度升高到90℃至少需要多少時(shí)間？

Answer 1

 解：（1）由電路圖知：當(dāng)溫控開關(guān)閉合時(shí)，電阻R短路，R₀接在電源兩端，此時(shí)消耗的功率為P₁=；

當(dāng)溫控開關(guān)斷開時(shí)，電阻R和R₀串聯(lián)在電源兩端，此時(shí)消耗的功率為P₂=．因?yàn)閁一定，R+R₀＞R，所以P₁＞P₂，即溫控開關(guān)閉合時(shí)，電水壺處于加熱狀態(tài)．

（2）∵P=

∴電阻R₀的阻值為R₀===44Ω；

保溫狀態(tài)下的電路總電阻為R_串===1210Ω，

電阻R的阻值為R=R_串﹣R₀=1210Ω﹣44Ω=1166Ω；

（3）水吸收的熱量為Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（90℃﹣20℃）=5.88×10⁵J，

∵P==

∴電熱壺的加熱時(shí)間為t===588s．

答：（1）溫控開關(guān)閉合時(shí)，電水壺處于加熱狀態(tài)．

（2）電阻R₀的阻值為44Ω；電阻R的阻值為1166Ω；

（3）電熱壺的加熱時(shí)間為588s．