(8)分)如图所示,是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),阅读该饮水机说明书可知:热水箱容积2L,额定电压220V,加热时的功率400W,保温时的功率40W。求:试问:
⑴饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于______状态(选填“闭合”或“断开”).
⑵R1和R2的电阻值各是多大?
⑶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·m3),ρ水=1.0×103kg/m3,忽略温度对电阻的影响)
(1)(1分)断开 (2)(4分)R1=121Ω R2=1089Ω (3)(3分)2541s
题目分析:分析电路结构,根据电路结构及电功率公式分析答题.由电功率公式的变形公式求出电阻阻值.由电功率公式求出热水器的实际功率,由热量公式求出水所吸收的热量,最后由功率公式的变形公式求出加热时间.
(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=
∵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,
t80%=c水ρ水V水△t水,
t==2541s;