如圖所示為某養生壺的電路原理圖，其中R1和R2，都是發熱電阻。該壺有“加熱”和“保温”兩種工作狀態。該壺銘牌上...

問題詳情：

如圖所示為某養生壺的電路原理圖，其中R1和R2，都是發熱電阻。該壺有“加熱”和“保温”兩種工作狀態。該壺銘牌上提供的部分信息如下表所示：

（1）該壺允許裝入水的最大質量是多少kg？（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3）

（2）S1、S2閉合後，該壺在額定電壓下工作時的發熱功率是多少W？結合表格數據判斷電路處於哪一種工作狀態？

（3）R2阻值是多少Ω？

（4）用該壺加熱2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收多少J熱量？該壺消耗的電能80%被水吸收，該過程需要消耗多少J電能？（水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg•℃）

【回答】

（1）該壺允許裝人水的最大質量是2kg；

（2）S1、S2閉合後，該壺在額定電壓下工作時的發熱功率是1100W，電路處於加熱狀態；

（3）R2阻值是42Ω；

（4）用該壺加熱2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收4.2×105J的熱量，該壺消耗的電能80%被水吸收，該過程需要消耗5.25×105J的電能。

【解析】（1）由表格數據可知，該壺允許裝入水的最大體積：

V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，

由ρ＝可得，壺允許裝入水的最大質量：

m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；

（2）由電路圖可知，S1、S2閉合後，電路為R1的簡單電路，由表格數據可知，R1＝44Ω，

該壺在額定電壓下工作時的發熱功率：

P1＝＝＝1100W，

由1100W＞200W可知，電路處於加熱狀態；

（3）由電路圖可知，S1閉合、S2斷開時，R1與R2串聯，養生壺處於低温檔，

此時電路的總電阻：

R＝＝＝242Ω，

因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，

所以，R2阻值：

R2＝R﹣R1＝242Ω﹣200Ω＝42Ω；

（4）用該壺加熱2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收的熱量：

Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣50℃）＝4.2×105J，

由η＝×100%可得，該過程需要消耗的電能：

W＝＝＝5.25×105J。

【分析】（1）由表格數據可知，該壺允許裝入水的最大體積，根據ρ＝求出該壺允許裝入水的最大質量；

（2）由電路圖可知，S1、S2閉合後，電路為R1的簡單電路，由表格數據可知R1的阻值，根據P＝UI＝求出該壺在額定電壓下工作時的發熱功率，然後與保温功率得出此時的狀態；

（3）由電路圖可知，S1閉合、S2斷開時，R1與R2串聯，養生壺處於低温檔，根據P＝UI＝求出此時電路的總電阻，利用電阻的串聯求出R2阻值；

（4）用該壺加熱2L的水，温度由50℃升高到100℃，根據Q吸＝cm（t﹣t0）求出水需要吸收的熱量，利用η＝×100%求出該過程需要消耗的電能。

本題考查了密度公式和電功率公式、吸熱公式、效率公式的綜合應用等，分清養生壺處於不同狀態時電路的連接方式是關鍵。

知識點：電功率單元測試

題型：計算題