Question

10．甲圖是一種即開即可以用熱水的電熱水龍頭，乙圖是它的電路原理圖，族轉(zhuǎn)電熱水龍頭的手柄可帶動切換開關(guān)在1、2、3之間接通對應(yīng)的電路，從而實(shí)現(xiàn)冷水、溫水、熱水之間的切換．電熱水龍頭的部分參數(shù)如表所示．（1）插腳E所對應(yīng)的插孔應(yīng)該與地線相連，原因是防止金屬外殼帶電引起觸電事故；

×牌全自動電熱水龍頭
額定電壓：220V	電熱效率：90%
頻率：50HZ	超溫保護(hù)：55℃
額定輸入功率：2kW/3.5KW

（2）開關(guān)處于位置1時(shí)，放出的水溫最高，試求電熱絲R₁的阻值．
（3）當(dāng)開關(guān)處于位置1、進(jìn)水口的水溫接近25℃時(shí)，超溫保護(hù)器就切斷了電路，試估算水龍頭毎分鐘可以放出多少千克的熱水？

Answer 1

分析 （1）三孔插座的接法是左零右火上接地，三腳插頭的接法是中上的要與用電器外殼相連．
（2）由電路圖可知，開關(guān)處于位置1時(shí)，電路為R₂的簡單電路，放出的水溫最高說明電功率最大，處于“熱水”檔；則當(dāng)開關(guān)處于位置2時(shí)，電路為R₁的簡單電路，電熱水龍頭處于“溫水”檔，由表可知此時(shí)的電功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱絲R₁的阻值；
（3）超溫保護(hù)器就切斷了電路說明熱水的溫度接近55℃，根據(jù)W=Pt求出當(dāng)開關(guān)處于位置1時(shí)每分鐘消耗的電能，利用效率公式求出水吸收的熱量，再根據(jù)Q_吸=cm（t₂-t₁）求出每分鐘放出熱水的質(zhì)量．

解答 解：（1）三腳插頭的插腳E與用電器外殼相連，當(dāng)三腳插頭插入三孔插座時(shí)，使金屬外殼與大地相連通，這樣若金屬外殼的用電器外殼萬一帶電，電流會通過地線導(dǎo)入大地，防止造成觸電事故的發(fā)生；
（2）開關(guān)處于位置1時(shí)，放出的水溫最高，說明R₂對應(yīng)的是“熱水”檔，
則當(dāng)開關(guān)處于位置2時(shí)，電路為R₁的簡單電路，電熱水龍頭處于“溫水”檔，此時(shí)的額定功率為2kW，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{溫}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{2×1{0}^{3}W}$=24.2Ω；
（3）超溫保護(hù)器就切斷了電路說明熱水的溫度接近55℃，
當(dāng)開關(guān)處于位置1時(shí)，電熱水龍頭的功率為3.5kW，
1min消耗的電能：
W=Pt=3.5×10³W×60s=2.1×10⁵J，
水吸收的熱量：
Q_吸=Wη=2.1×10⁵J×90%=1.89×10⁵J，
Q_吸=cm（t₂-t₁），
每分鐘放出熱水的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（{t}_{2}-{t}_{1}）}$=$\frac{1.89×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（55℃-25℃）}$=1.5kg．
答：（1）地；防止金屬外殼帶電引起觸電事故；
（2）求電熱絲R₁的阻值為24.2Ω．
（3）水龍頭毎分鐘可以放出1.5千克的熱水．

點(diǎn)評 本題考查了電功率公式和電功公式、效率公式和吸熱公式的綜合應(yīng)用，能從電路圖中得出開關(guān)處于不同位置時(shí)熱水器的檔位和超溫保護(hù)器切斷電路時(shí)的溫度是關(guān)鍵．