14.如圖所示,甲圖是一種即開(kāi)即熱式電熱水龍頭,乙圖是它的電路原理圖.旋轉(zhuǎn)電熱水龍頭的手柄,可帶動(dòng)切換開(kāi)關(guān)在1、2、3之間接通對(duì)應(yīng)的電路,從而實(shí)現(xiàn)熱水、溫水、冷水之間的切換.電熱水龍頭的部分參數(shù)如下表所示.

額定電壓(V)頻率(HZ額定輸入功率(KW)電熱效率
熱水溫水
220504.4284%
求:
(1)熱水檔時(shí)電路中的電流;
(2)電熱絲R2的阻值;
(3)如果進(jìn)水口的水溫為15℃,當(dāng)切換開(kāi)關(guān)撥到1檔時(shí),流出熱水的溫度為55℃.試計(jì)算該水龍頭每分鐘可以放出多少千克的熱水?

分析 (1)由表格數(shù)據(jù)知,熱水檔的加熱功率,由P=UI計(jì)算熱水檔時(shí)電路中的電流;
(2)S接1時(shí),電路為R1的簡(jiǎn)單電路,放熱水,電路功率最大;S接2時(shí),電路為R2的簡(jiǎn)單電路,放溫水,由表格數(shù)據(jù)知此時(shí)的電功率,根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R2的阻值;
(3)當(dāng)切換開(kāi)關(guān)撥到1檔時(shí),為熱水檔,根據(jù)W=Pt求出當(dāng)開(kāi)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=cm(t2-t1)求出每分鐘放出熱水的質(zhì)量.

解答 解:
(1)由表格數(shù)據(jù)知,熱水檔的加熱功率為4.4kW,由P=UI可得熱水檔時(shí)電路中的電流:
I=$\frac{{P}_{熱水}}{U}$=$\frac{4400W}{220V}$=20A;
(2)由題意根據(jù)電路圖可知,S接1時(shí),電路為R1的簡(jiǎn)單電路,放熱水,電路功率最大;S接2時(shí),電路為R2的簡(jiǎn)單電路,放溫水,由表格數(shù)據(jù)知此時(shí)的電功率為2kW,
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得R2的阻值:
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{溫水}}$=$\frac{(220V)^{2}}{2000W}$=24.2Ω;
(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置1時(shí),為熱水檔,電熱水龍頭的功率為4.4kW,
1min消耗的電能:
W=Pt=4.4×103W×60s=2.64×105J,
由電熱效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可得,水吸收的熱量:
Q=Wη=2.64×105J×84%=2.2176×105J,
Q=cm(t2-t1),
每分鐘放出熱水的質(zhì)量:
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c(t-{t}_{0})}$=$\frac{2.2176×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{3}J/(kg•℃)×(55℃-15℃)}$=1.32kg.
答:(1)熱水檔時(shí)電路中的電流20A;
(2)電熱絲R2的阻值24.2Ω;
(3)如果進(jìn)水口的水溫為15℃,當(dāng)切換開(kāi)關(guān)撥到1檔時(shí),流出熱水的溫度為55℃.該水龍頭每分鐘可以放出1.32kg的熱水.

點(diǎn)評(píng) 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(kāi)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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(2)小燈泡L的電阻RL和電阻R的阻值;
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