解题思路:(1)当黄灯亮时,电阻R与发热管串联,电路中的总电阻较大,根据欧姆定律可知电路中的电流,根据P=I2R可知发热管消耗电功率的变化,进一步判断电热壶是处于加热状态还是保温状态;
(2)根据P=
U
2
R
求出保温时电路中的总电阻,当温控开关闭合时,电路为发热管的简单电路,电热壶是处于加热状态,根据P=
U
2
R
求出发热管的电阻,再根据电阻的串联求出保温电阻的大小;
(3)先根据密度公式求出壶内水的质量,再根据Q=cm△t求出水吸收的热量即为电热水壶正常工作消耗电能产生的热量,最后根据Q=W=Pt求出工作的时间.
(1)当黄灯亮时,电阻R与发热管串联,电路中的总电阻较大,根据欧姆定律可知电路中的电流较小,根据P=I2R可知发热管消耗的电功率较小,故此时电热壶是处于保温状态;
(2)保温时,电路中的总电阻为:
R总=
U2
P保温=
(220V)2
50W=968Ω,
当温控开关闭合时,电路为发热管的简单电路,电热壶是处于加热状态,
发热管的电阻R发热管=
U2
P加热=
(220V)2
1000W=48.4Ω,
所以保温电阻R=R总-R发热管=968Ω-48.4Ω=919.6Ω;
(3)根据ρ=[m/V]可得:
壶内水的质量m=ρv=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2.0kg×(100℃-20℃)=6.72×105J,
根据Q=W=Pt可得:
电热水壶正常工作的时间t=
Q吸
P=
6.72×105J
1000W=672s.
答:(1)当黄灯亮时,电热壶是处于保温状态;
(2)保温电阻R为919.6Ω;
(3)当使用该电热水壶烧开一满壶20℃的水时,电热水壶应正常工作的时间为672s.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;热量的计算;电功率的计算.
考点点评: 本题考查了电功率公式和欧姆定律、密度公式、吸热公式、电功公式的灵活应用,关键是会分析黄灯亮时电路功率的变化.