题目

如图甲为常用的电热饮水机，其电路原理如图乙所示，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率44W，R1、R2均为电热丝 （R1、R2的电阻不随温度变化）。请问： ①当S闭合时，饮水机处于什么（选填“加热”或“保温”）状态，此时电路中的电流是多大？ ②电热丝R1的电阻是多大？ ③饮水机加热工作时，将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃，需要多长时间？（假设电能全部转化为水的内能） 答案：解：①根据P=U2R可知当U一定时，R最小，P最大，因此当S闭合时，R1短路，电路中电阻最小，此时功率最大，饮水机处于加热状态；由P=UI可得I=PU= 1100W220V =5A； ②因为当加热时只有R2工作，故R2= UI热 = 220V5A =44Ω；由P=U2R可得，当饮水机处于保温状态时，R总= = (220V)244W =1100Ω因为串联，故R1=R总﹣R2=1100Ω﹣44Ω=1056Ω； ③水吸收的热量为：Q=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（97℃﹣20℃）=1.617×105J； 因为电能全部转化为水的内能故W=Q=1.617×105J由P=Wt可得：t= WP= 1.617×105J1100W =147s. 答：①加热；此时电路中的电流是5A；②电热丝R1的电阻是1056Ω；③饮水机加热工作时，将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃，需要147s。

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