Question

【題目】小明家電熱水器的簡化電路圖如圖所示，S1是手動(dòng)開關(guān)，置于熱水器水箱外部；S2是溫控開關(guān)，置于熱水器水箱內(nèi)部．當(dāng)水溫低于40℃時(shí)自動(dòng)閉合，達(dá)到40℃時(shí)自動(dòng)斷開；R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲．使用時(shí)，手動(dòng)閉合開關(guān)S1，電熱水器開始工作．電熱水器部分參數(shù)如表所示：

額定電壓	220V
頻率	50Hz
保溫功率	220W
加熱功率	1980W
水箱容量	50L
設(shè)定溫度	40℃

（1）電熱絲R1的阻值是多少？

（2）加熱時(shí)流過電熱絲R2的電流是多少？

（3）假設(shè)將初溫20℃的一滿箱水加熱至設(shè)定溫度用了50min，則電熱水器的效率是多少？[水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），ρ水=1.0×103kg/m3]．

Answer 1

【答案】（1）電熱絲R1的阻值是220Ω；

（2）加熱時(shí)流過電熱絲R2的電流是8A；

（3）假設(shè)將初溫20℃的一滿箱水加熱至設(shè)定溫度用了50min，則電熱水器的效率是70.7%

【解析】試題分析：（1）當(dāng)只有S1閉合時(shí)，R1單獨(dú)工作，用電器處于保溫狀態(tài)，

由P=可得：R1===220Ω；

（2）當(dāng)兩開關(guān)都處于閉合狀態(tài)時(shí)，兩電阻并聯(lián)，處于加熱狀態(tài)，

R2的功率為P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W，

由P=UI可得電熱絲R2的電流是：

I2===8A；

（3）由ρ=得：

m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3=50kg，

水吸收的熱量為：

Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×50kg×（40℃﹣20℃）=4.2×106J

由P=可得消耗的電能為：

W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J

熱水器的效率為：

η=×100%=×100%≈70.7%．