如图所示为某养生壶的电路原理图，其中R1和R2，都是发热电阻。该壶有“加热”和“保温”两种工作状态。该壶铭牌上...

问题详情：

如图所示为某养生壶的电路原理图，其中R1和R2，都是发热电阻。该壶有“加热”和“保温”两种工作状态。该壶铭牌上提供的部分信息如下表所示：

（1）该壶允许装入水的最大质量是多少kg？（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3）

（2）S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是多少W？结合表格数据判断电路处于哪一种工作状态？

（3）R2阻值是多少Ω？

（4）用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收多少J热量？该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少J电能？（水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）

【回答】

（1）该壶允许装人水的最大质量是2kg；

（2）S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是1100W，电路处于加热状态；

（3）R2阻值是42Ω；

（4）用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收4.2×105J的热量，该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗5.25×105J的电能。

【解析】（1）由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积：

V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，

由ρ＝可得，壶允许装入水的最大质量：

m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；

（2）由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知，R1＝44Ω，

该壶在额定电压下工作时的发热功率：

P1＝＝＝1100W，

由1100W＞200W可知，电路处于加热状态；

（3）由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，养生壶处于低温档，

此时电路的总电阻：

R＝＝＝242Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，R2阻值：

R2＝R﹣R1＝242Ω﹣200Ω＝42Ω；

（4）用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收的热量：

Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣50℃）＝4.2×105J，

由η＝×100%可得，该过程需要消耗的电能：

W＝＝＝5.25×105J。

【分析】（1）由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积，根据ρ＝求出该壶允许装入水的最大质量；

（2）由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知R1的阻值，根据P＝UI＝求出该壶在额定电压下工作时的发热功率，然后与保温功率得出此时的状态；

（3）由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，养生壶处于低温档，根据P＝UI＝求出此时电路的总电阻，利用电阻的串联求出R2阻值；

（4）用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水需要吸收的热量，利用η＝×100%求出该过程需要消耗的电能。

本题考查了密度公式和电功率公式、吸热公式、效率公式的综合应用等，分清养生壶处于不同状态时电路的连接方式是关键。

知识点：电功率单元测试

题型：计算题