Question

【題目】如圖是某家用電熱水器的簡化電路圖，溫控開關S可根據水溫自動切換加熱和保溫兩種狀態(tài)，R1、R2是發(fā)熱電阻，熱水器主要參數如下表。[水的比熱容為4.2×103J/（kg℃）]

額定電壓	220V
加熱功率	2000W
容積	30L
保溫功率	800W

（1）R2的阻值為多大；

（2）水箱中裝滿初溫為25℃的水，加熱使溫度升高到55℃，水需要吸收多少熱量；

（3）在上述加熱狀態(tài)下，熱水器正常工作35min需消耗多少電能？加熱效率是多少。

Answer 1

【答案】（1）36.3Ω；（2）3.78×106J；（3）4.2×106J， 90%。

【解析】

（1）當開關S跳至a觸點位置時，只有電阻R1接入電路，電阻值較小，根據可知，此時電功率較大，電熱水器處于加熱狀態(tài)，由可知，R1的阻值：，當開關S跳至b觸點位置時，兩電阻串聯，總電阻較大，電功率較小，電熱水器處于保溫狀態(tài)，則保溫功率：，即：800W＝，

解得R2＝36.3Ω；

（2）已知電熱水器的容積V＝30L＝30dm3＝0.03m3，

由可知，水的質量：

m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.03m3＝30kg，

水吸收的熱量：

Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg℃）×30kg×（55℃﹣25℃）＝3.78×106J；

（3）由可得，加熱狀態(tài)下，熱水器正常工作35min需消耗電能：

W＝P加熱t＝2000W×35×60s＝4.2×106J。

加熱效率：。

答：（1）R2的阻值為36.3Ω；

（2）水箱中裝滿初溫為25℃的水，加熱使溫度升高到55℃，水需要吸收3.78×106J的熱量；

（3）在上述加熱狀態(tài)下，熱水器正常工作35min需消耗4.2×106J電能，加熱效率是90%。