题目

学习了电学知识后，小亮研究家中的具有保温功能的电热饮水机，电热饮水机的简化电路示意图如图所示．电热饮水机的铭牌上部分内容如表．试问： 额定电压 220V 加热功率 400W 保温功率 40W 最大容积 2L （1）饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？ （2）R1和R2的电阻值各是多大？ （3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（C水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3，忽略温度对电阻的影响） 答案： 解：（1）由电路图可知，开关S0断开时两电阻串联，电路电阻较大，开关S0闭合时，只有电阻R1接入电路，电阻R2被短路，此时电路电阻较小，电源电压U一定，由P=可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越大，饮水机功率越大，因此当开关S0断开时，电路定值较大，电功率较小，饮水机处于保温状态． （2）∵P加=， ∴电阻R1===121Ω， ∵P保=， ∴电阻R总===1210Ω， 保护电阻R2=R总﹣R1=1210Ω﹣121Ω=1089Ω； （3）设加热时间为t，有P峰t80%=Q吸，即t80%=c水m水△t水， 即×t×80%=4.2×103J/（kg•℃）×1×103kg/m3×2×10﹣3m3×（100℃﹣20℃） 解得t=2541s； 答：（1）饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于断开状态． （2）R1和R2的电阻值分别是121Ω与1089Ω． （3）将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要2541s．

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