Question

【題目】如圖是某家用電熱水器的簡化電路圖，溫控開關(guān)S可根據(jù)水溫自動(dòng)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(shù)如下表．[水的比熱容為4.2×103J/（kg℃）]

額定電壓	220V	容積	30L
加熱功率	2000W	保溫功率	800W

（1）開關(guān)S跳至觸點(diǎn)位置時(shí)，熱水器進(jìn)入保溫狀態(tài)，水箱內(nèi)裝滿水時(shí)，水的質(zhì)量為kg．
（2）R2的阻值為多大？
（3）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？
（4）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）b；30
（2）解：當(dāng)開關(guān)S跳至a觸點(diǎn)位置時(shí)，只有電阻R1接入電路，

由P= 可知，電阻阻值：

R1= = =24.2Ω，

開關(guān)S跳至b觸點(diǎn)位置時(shí)，兩電阻串聯(lián)，

由P= 可知：

P保溫= ，即800W= ，

解得R2=36.3Ω

（3）解：水吸收的熱量Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（55℃﹣25℃）=3.78×106J
（4）解：由P= 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η= ×100%= ×100%=90%

【解析】解：（1）由電路圖可知，開關(guān)S跳至b觸點(diǎn)位置時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路電阻較大，開關(guān)S跳至a觸點(diǎn)位置時(shí)，只有電阻R1接入電路，電阻R2被短路，此時(shí)電路電阻較小，電源電壓U一定，由P= 可知，電阻越大，電路功率越小，電阻越小，電熱水器功率越大，因此當(dāng)開關(guān)S跳至b觸點(diǎn)位置時(shí)，電路阻值較大，電功率較小，電熱水器處于保溫狀態(tài)． 已知電熱水器的容積V=30L=30dm3=0.03m3 ，
由ρ= 可知，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.03m3=30kg，
答：（1）b；30；