Question

14．某熱水器晴天享有太陽能，陰天可用電加熱，如圖是該熱水器電路圖，發(fā)熱管R₁，標(biāo)有“220V，5A”字樣，當(dāng)熱水器為加熱狀態(tài)時(shí)，電熱管正常工作，給水箱里的水加熱，當(dāng)熱水器為保溫狀態(tài)時(shí)，保溫總功率為110W．
（1）電熱水器在加熱狀態(tài)時(shí)，開關(guān)S應(yīng)與哪個(gè)觸點(diǎn)連接？加熱21min，發(fā)熱管R₁消耗的電能為多少J？
（2）若上題消耗的電能全部被水吸收，則可讓50kg水的溫度升高多少？[水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）保溫時(shí)發(fā)熱管R₁的實(shí)際功率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電功的計(jì)算公式W=UIt可求出加熱21min，發(fā)熱管R₁消耗的電能；
（2）消耗的電能全部被水吸收，則W=Q，根據(jù)Q=mc△t可求出50kg水的升高的溫度；
（3）根據(jù)保溫時(shí)熱水器的狀態(tài)分析R₁的實(shí)際功率．

解答 解：（1）電熱水器在加熱狀態(tài)時(shí)，發(fā)熱管R₁正常工作，因此開關(guān)S應(yīng)與觸點(diǎn)2連接；
加熱21min，發(fā)熱管R₁消耗的電能為：W=UIt=220V×5A×21×60s=1.386×10⁶J；
（2）上題消耗的電能全部被水吸收，則W=Q_吸=mc△t，
△t=$\frac{W}{mc}$=$\frac{1.386×1{0}^{6}J}{50kg×4.2×1{0}^{3}J/（kg•°C）}$=6.6℃；
（3）保溫時(shí)，開關(guān)S應(yīng)與觸點(diǎn)3連接，此時(shí)R₁與R₀串聯(lián)，
由I=$\frac{U}{R}$可求出R₁的電阻為：R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω，
由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知電路的總電阻：R_總=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保}}$=$\frac{（220V）^{2}}{110W}$=440Ω，
則R₁消耗的實(shí)際功率為：P_實(shí)=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{總}}×P$=$\frac{44Ω}{440Ω}$×100W=11W．
答：（1）電熱水器在加熱狀態(tài)時(shí)，開關(guān)S應(yīng)與觸點(diǎn)2連接；加熱21min，發(fā)熱管R₁消耗的電能為1.886×10⁶J；
（2）水升高的溫度為6.6℃；
（3）保溫時(shí)，R₁消耗的實(shí)際功率為11W．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對電功計(jì)算公式、吸熱公式Q_吸=cm△t的掌握和運(yùn)用，因條件已給出，難度不大．