Question

【題目】小明家電熱水器的簡化電路圖如圖所示，Sl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)Sl ， 電熱水器開始工作。電熱水器部分參數(shù)如表所示。【水的比熱容為4.2×l03 J/(kg·℃)，ρ水=1.0×103 kg／m3】

（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50 min，則電熱水器的效率是多少？

Answer 1

【答案】
（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 可得：

= ；

（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 = =1760W/220V=8A；

（3）

根據(jù)題意可知，Q=4.2×106 J，

由P= 可得消耗的電能：W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106 J

熱水器的效率為：η= ×100%=4.2×106J/5.94×106J×100%≈70.7%

【解析】（1）由題意可知，只閉合S1時(shí)電熱水器處于保溫狀態(tài)，電路為R1的簡單電路，從表格中讀出保溫功率，利用P=UI= 求出電熱絲R1的阻值；（2）由題意可知，只開關(guān)S1、S2閉合時(shí)電熱水器處于加熱狀態(tài)，此時(shí)電路為R1、R2的并聯(lián)電路，從表格中讀出加熱功率，加熱功率減去保溫功率即為電熱絲R2的電功率，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=UI求出加熱時(shí)流過電熱絲R2的電流；（3）先利用密度公式求出水的質(zhì)量，再利用吸熱公式求出水吸收的熱量；對(duì)比消耗的電能求出效率