Question

如圖（1）是一種WSH﹣500型號家用飲水機，其銘牌見圖（2），圖（4）是該型號飲水機的電路圖。

（1）當溫控開關1，2都閉合時，加熱管正常工作，紅燈 ，綠燈 ；（選填“亮”或“不亮”）當水沸騰后，溫控開關1，2都斷開，加熱管不工作，此時紅燈滅綠燈亮，則兩燈電阻應滿足的關系是 。

（2）飲水機正常加熱時，電路中的電流是多少？

（3）某次斷開其它用電器，只讓飲水機工作5 min，電能表表盤轉動了24 r，電能表的規格如圖（3）所示，通過計算說明飲水機是否正常工作。

（4）該型號一飲水機正常工作時，將質量為0.5 kg，初溫20℃的水在標準大氣壓下燒開需用時6 min，求“加熱”時的效率。

Answer 1

以飲水機為背景主要考查電流、熱量、電功的計算、電能表參數的理解，涉及到飲水機的原理、對電路圖的分析，與生活聯系緊密。第（1）題，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，這時紅燈與綠燈串聯，且紅燈滅綠燈亮，根據串聯電路的電壓特點可知：紅燈不亮，則電功率太小，即分壓太小，而綠燈能達到發光狀態，則功率大，分壓很大；這應是在綠燈電阻遠大于紅燈電阻的條件下發生的現象。第（2）題，已知飲水機正常加熱時的額定電壓和額定功率，根據公式I＝可求電路中的電流。第（3）題，已知電能表每消耗1 kW•h的電能，表盤就轉動600 r，可求轉過24 r消耗的電能，根據公式P＝求出飲水機此時的功率，再與它的額定功率進行比較，即可得出結論。第（4）題，知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫（在標準大氣壓下水的沸點為100℃），利用吸熱公式Q_吸＝cm△t可求水吸收的熱量；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，利用W＝Pt可求飲水機正常工作6 min消耗的電能，再據效率公式η＝可求效率。

解答：（1）亮  不亮  綠燈電阻遠大于紅燈電阻

（2）解：加熱時電路中的電流I＝2.3 A。

答：飲水機正常加熱時，電路中的電流約為2.3 A。                         

（3）解：飲水機消耗的電能W＝＝0.04 kW•h，                       

飲水機工作的時間t＝5 min＝ h，

此時的功率P_實＝＝0.48 kW＝480 W＜500 W。

所以飲水機不能正常工作。

答：飲水機不能正常工作。                                              

（4）解：水吸收的熱量Q_吸＝cm△t＝4.2×10³ J/（kg•℃）×0.5 kg ×（100℃－20℃）

＝1.68×10⁵ J。                                 

由于飲水機正常工作，故P＝P_額＝500 W。

則飲水機正常工作6 min消耗的電能W_電＝Pt＝500 W×6×60 s＝1.8×10⁵ J。

所以“加熱”時的效率η＝93.3%。

答：飲水機“加熱”時的效率約為93.3%。