近期龙里县有关单位实施的家电下乡活动中，有种电器是电热饮水机，
近期龙里县有关单位实施的家电下乡活动中，有种电器是电热饮水机，（1）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），从说明书上收集到如下数据及图1所示的电路原理图．请分析说明温控开关S0断开时，饮水机处于加热还是保温状态．
| 热水箱容量 | 2L |
| 额定电压 | 220V |
| 加热时的功率 | 440W |
| 保温时的功率 | 44W |
（3）如图2所示是该饮水机结构剖面示意图，控水槽中浮体A与阀门C通过一根硬杆固定相连，当A恰好浸没时阀门C关闭，A未浸没时C略有下降，桶内的纯净水流入控水槽．已知桶内水位高40cm，阀门C横截面积1.0cm2，不计A、C本身质量、大气压强和热损失，为使控水槽内保持一定水位，浮体A的最小体积应为多少？（g=10N/kg）
（4）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？（c水=4.2×103J/（kg•℃），（ρ水=1.0×103kg/m3，保留一位小数）
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解题思路：（1）开关S0断开时，只有电阻R2接入电路，热水器功率小于开关S0闭合时两电阻并联时的功率，因此开关S0断开时饮水机处于保温状态；
（2）饮水机处于加热与保温时的功率，由功率的变形公式R=
求出电阻R1的阻值；
（3）此题对浮体A与阀门C受力分析可知，它们受到纯净水对C的压力以及控水槽对A的浮力，根据阿基米德原理求出浮力，利用液体压强的计算公式，可求出水的高度；根据液体压强的计算公式，求出浮力的大小，利用F浮=ρ液gV排，可求出A的体积．
（4）知道热水箱的容积（装满水水的体积），利用密度公式求水的质量，知道水的初末温，利用吸热公式求加热这些水所需要的热量，由电热器的效率可求得需要消耗的电能，由电功公式可求得加热所需要的时间．
（2）饮水机处于加热与保温时的功率，由功率的变形公式R=
| U2 |
| P |
（3）此题对浮体A与阀门C受力分析可知，它们受到纯净水对C的压力以及控水槽对A的浮力，根据阿基米德原理求出浮力，利用液体压强的计算公式，可求出水的高度；根据液体压强的计算公式，求出浮力的大小，利用F浮=ρ液gV排，可求出A的体积．
（4）知道热水箱的容积（装满水水的体积），利用密度公式求水的质量，知道水的初末温，利用吸热公式求加热这些水所需要的热量，由电热器的效率可求得需要消耗的电能，由电功公式可求得加热所需要的时间．
（1）温控开关S0断开时，饮水机处于保温状态．
（2）只用电阻R2接入电路时，饮水机处于保温状态，
电阻R2的阻值R2=
U2
R保温=
(220V)2
44W=1100Ω，
电阻R1、R2并联时，饮水机处于加热状态，
电路总电阻R总=
U2
P加热=
(220V)2
440W=110Ω，
由并联电路特点知：[1
R总
1
R1+
1
R2，
即：
1/110Ω]=[1/1100Ω]+[1
R1，解得：R1≈122.2Ω；
（3）40cm的水产生的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa，s=1.0cm2=1.0×10-4m2，
由p=
F/S]可得，F=ps=4×103Pa×1.0×10-4m2=0.4N，
浮体A受到的浮力F浮=F=0.4N，
则VA=V排=
F浮
ρ水g=[0.4N
1.0×103kg/m3×10N/kg=0.4×10-4m3=40cm3；
（4）水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg；
水升温所吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/kg•℃×1kg×（80℃-20℃）=2.52×105J；
热水器放出的热量：
Q放=
Q吸/η]=
2.52×105J
80%=3.15×105J，
因为电流所做的功W=Q放=
U2实
R总t，所以加热所用的时间：t=
Q放R
点评：
本题考点： 电功与热量的综合计算．
考点点评： 分析清楚电路结构，知道何时饮水机处于加热状态、何时处于保温状态，是正确解题的关键，灵活应用功率的变形公式、并联电路的特点；物体受到向下的压力以及向上的浮力，要使物体平衡，则两力相等．
1年前
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