Question

如圖甲所示的是一種WSH-50型號家用飲水機及銘牌，如圖乙是飲水機的電路圖．
（1）在下列空格中填寫“亮”或“不亮”
當溫控開關1、2都閉合時，加熱管正常工作，紅燈______，綠燈______；
當水沸騰后，溫控開關1、2都斷開，加熱管不工作，其中R_紅遠遠小于R_綠，則紅燈______，綠燈______．
（2）現將質量為0.5Kg，初溫20℃的水在標準大氣壓下燒開需用時6min，請計算水所吸收的熱量[水的比熱容為4.2×10³J/（Kg?℃）]．
（3）求飲水機正常工作6min消耗的電能．
（4）比較（2）、（3）的計算結果你能發現什么問題，并解釋原因．

Answer 1

解：（1）當溫控開關1、2都閉合時，加熱管正常工作，紅燈亮，綠燈因被短路不亮；
當水沸騰后，溫控開關1、2都斷開，加熱管不工作，其中R_紅遠遠小于R_綠，紅燈分壓太小、電功率太小而不亮，綠燈亮；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁵J；
（3）∵飲水機正常工作，
∴P=P_額=500W，
∴飲水機正常工作6min消耗的電能：
W=Pt=500W×360s=1.8×10⁵J；
（4）從（2）（3）可知W＞Q_吸，即：飲水機正常工作6min消耗的電能大于這段時間飲水機吸收的熱量；說明消耗的電能沒有全部轉化為水的內能，存在熱散失．
故答案為：（1）亮，不亮，不亮，亮；（2）1.68×10⁵J；（3）1.8×10⁵J
（4）飲水機正常工作6min消耗的電能大于這段時間飲水機吸收的熱量，說明消耗的電能沒有全部轉化為水的內能．
分析：（1）飲水機的原理：分析電路圖，飲水機水沸騰前，開關1和2同時閉合，紅燈亮、綠燈因短路滅、加熱管正常工作；水沸騰后，開關1和2同時斷開，此時紅、綠指示燈串聯，由于電阻R_紅遠遠小于R_綠，紅燈功率太小不亮、綠燈亮、加熱管不工作．
（2）在標準大氣壓下水的沸點為100℃，知道水的質量、水的初溫、水的比熱容，利用吸熱公式求水吸收的熱量；
（3）由圖可知飲水機的額定功率，因為飲水機正常工作，飲水機的實際功率等于額定功率，再利用W=Pt求飲水機正常工作6min消耗的電能；
（4）從（2）（3）的計算結果發現飲水機正常工作6min消耗的電能大于這段時間飲水機吸收的熱量，電能沒有全部轉化為水的內能，存在熱散失．
點評：本題考查了熱量的計算、電功的計算，涉及到飲水機的原理、對電路圖的分析，與生活聯系緊密，考查利用物理知識來解決生活中的能力，有難度．