Question

【題目】如圖是貯水式電熱水器的簡化電路圖，S1是手動開關(guān)；S2是溫控開關(guān)，置于熱水器水箱內(nèi)部，當(dāng)水溫低于40℃時自動閉合，達(dá)到40℃時自動斷開；R1和R2均為阻值不變的電熱絲。使用時閉合開關(guān)Sl，電熱水器開始工作，電熱水器部分參數(shù)如表所示。

額定電壓	220V
保溫功率	220W
加熱功率	1500W
水箱容積	50L
設(shè)定溫度	40℃
額定頻率	50Hz

(1)電熱絲R1的阻值是多少？

(2)加熱時流過電熱絲R2的電流是多少？

(3)將初溫20℃的一滿箱水加熱至設(shè)定溫度，則水需要吸收的熱量是多少？若電熱絲產(chǎn)生熱量的80%被水吸收，則電熱絲需正常工作多長時間？（水的比熱容為c水＝4.2×l03J/（kg℃），ρ水＝1.0×103kg/m3）

Answer 1

【答案】(1)220Ω；(2)5.8A；(3)4.2×106J；5500s。

【解析】

(1)由電路圖可知，只閉合S1時，電路為R1的簡單電路，電路電阻較大，根據(jù)可知，電熱水器處于保溫狀態(tài)，由表格數(shù)據(jù)可知，電熱水器的保溫功率，由可得，電熱絲R1的阻值：

。

(2)只開關(guān)S1、S2閉合時，此時電路為R1、R2的并聯(lián)電路，電路電阻較小，根據(jù)可知，電熱水器處于加熱狀態(tài)由表格數(shù)據(jù)可知，電熱水器的加熱功率，因電路中總功率等于用電器功率之和，所以電熱絲R2的電功率：

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，由可得，加熱時流過電熱絲R2的電流：

(3)由得一滿箱水的質(zhì)量：

水吸收的熱量為：

，

由可得消耗的電能為：

由可得，加熱時間：

答：(1)電熱絲R1的阻值是220Ω；

(2)加熱時流過電熱絲R2的電流是5.8A；

(3)水需要吸收的熱量是4.2×106J；電熱絲需正常工作時間是5500s。