（2012•玉林模拟）下表是一台常用的电热饮水机的铭牌数据，如图是它的电路原理图，它有加热和保温两种工作状态．

来源：学生作业帮编辑：搜搜考试网作业帮分类：物理作业时间：2024/05/01 09:17:38

水桶容量	20L
热水箱容量	1L
额定电压	220V
加热功率	440W
保温功率	40W

（1）请分析说明温控开关S接通时，饮水机是处于加热状态还是处于保温状态？
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（3）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃．需用时14min[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）]．求此加热过程中：①水吸收的热量； ②饮水机的加热效率．
（4）电阻R₁的阻值（保温功率是指整个电路消耗的功率）．
（5）如果要使饮水机在保温状态时的功率是加热状态时的一半，则R₁与R₂的比值应是多少？
（6）晚上，由于是用电高峰期，该电热饮水机的实际工作电压只有200V，若它的电阻不变，加热效率为80%，求将满热水箱的水从20℃加热到80℃需要多长时间？

（1）S接通时P₁=
U2
R2，S断开时，P₂=
U2
R1+R2，
∴P₁＞P₂　则S接通时处于加热状态；
答：温控开关S接通时，饮水机处于加热状态．
（2）加热时，饮水机的工作电流I=
P加热
U=
440W
220V=2A；
答：在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是2A．
（3）①水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
加热时，水吸收的热量Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（90℃-20℃）=2.94×10⁵J；
②加热时，饮水机做功W_电=P_加t=440W×14×60s=3.696×10⁵J，
饮水机的效率η=
Q吸
W电×100%=
2.94×105J
3.696×105J×100%≈79.5%；
答：：水吸收的热量是2.94×10⁵J；②饮水机的加热效率是79.5%．
（4）电阻R₂的阻值R₂=
U2
P加热=
(220V)2
440W=110Ω；
保温时电路总电阻R_总=
U2
P保=
(220V)2
40W=1210Ω，
电阻R₁的阻值R₁=R_总-R₂=1210Ω-110Ω=1100Ω；
答：电阻R₁的阻值是1100Ω．
（5）加热时功率P_加=
U2
R2，保温时功率P_保=
U2
R1+R2，

P加
P保=

U2
R2