Question

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
220	50	4.4	2	84%

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？

Answer 1

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_吸=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_吸=Wη=2.64×10⁵J×84%=2.2176×10⁵J，
Q_吸=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．