Question

【題目】如圖所示是某家用電熱水器的簡化電路圖，溫控開關 S 可根據水溫自動切換加熱和保溫兩種狀態，R1、R2是發熱電阻，熱水器主要參數如下表.[水的比熱容為 4.2×103J(kg·℃)]

額定功率	220V	容積	30L
加熱功率	2000W	保溫功率	800W

①開關 S 跳至_________觸點位置時，熱水器進入保溫狀態。水箱內裝滿水時，水的質量為_________kg.

②R2 的阻值為多大________?

③水箱中裝滿初溫為 25℃的水，加熱 35 min 使溫度升高到 55℃，水需要吸收多少熱量___________?

④在上述加熱狀態下，熱水器正常工作 35 min 需消耗多少電能________? 加熱效率是多少__________?

Answer 1

【答案】b 30 36.3Ω 3.78×106J 4.2×106J 90%

【解析】

①由電路圖可知，開關S跳至b觸點位置時，兩電阻串聯，電路電阻較大，開關S跳至a觸點位置時，只有電阻R1接入電路，電阻R2被斷開，此時電路電阻較小，電源電壓U一定，由P=可知，電阻越大，電路功率越小，電阻越小，電熱水器功率越大，因此當開關S跳至b觸點位置時，電路阻值較大，電功率較小，電熱水器處于保溫狀態。已知電熱水器的容積V=30L=30dm3=0.03m3，由ρ=可知，水的質量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.03m3=30kg；

②當開關S跳至a觸點位置時，只有電阻R1接入電路，由P=可知，電阻阻值：R1===24.2Ω，開關S跳至b觸點位置時，兩電阻串聯，由P=可知：P保溫===800W，解得：R2=36.3Ω；

③水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×30kg×(55℃-25℃)=3.78×106J；

④由P=可得，加熱狀態下，熱水器正常工作35min需消耗電能W=P加熱t=2000W×35×60s=4.2×106J，加熱效率η=×100%=×100%=90%。