Question

【題目】圖甲是某款電熱水龍頭，即開即熱、冷熱兼用，圖乙是它的原理電路圖。R1、R2為電熱絲通過旋轉手柄帶動開關S接通對應的電路，從而實現冷水、溫水、熱水之間切換，有關參數如下表，不考慮溫度對電阻絲阻值的影響，請回答下列問題：

（1）開關部位與1和2接觸時水龍頭放出的水是什么水？（選答“溫”或“熱”）此時電路中的電流多大？

（2）水龍頭放熱水時，正常工作lmin，消耗的電能是多少？

（3）R2的電阻值多大？

Answer 1

【答案】（1）5A（2）1.98×105J（3）22Ω

【解析】

（1）由電路圖可知，開關部位與1和2接觸時，電路為R1的簡單電路，電路的總電阻最大，由P＝UI＝可知，電源的電壓不變時，電路的總功率最小，水龍頭放出的水是溫水，根據P＝UI求出此時電路中的電流；（2）由表格數據可知，水龍頭放熱水時其功率，利用P＝求出正常工作lmin內消耗的電能；（3）開關部位與2和3接觸時，R1與R2并聯，電路的總電阻最小，總功率最大，水龍頭放出的水是熱水，根據并聯電路中各支路獨立工作、互不影響可知R1的電功率不變，根據電路中總功率等于各用電器功率之和求出R2的電功率，利用并聯電路的電壓特點和P＝UI＝求出R2的電阻值。

（1）由電路圖可知，開關部位與1和2接觸時，電路為R1的簡單電路，電路的總電阻最大（大于并聯時的總電阻），由P＝UI＝可知，電源的電壓不變時，電路的總功率最小，水龍頭放出的水是溫水，由表格數據可知，水龍頭放出的水是溫水時的電功率P溫＝1100W，由P＝UI可得，此時電路中的電流： I＝＝＝5A；（2）由表格數據可知，水龍頭放熱水時其功率P熱＝3300W，由P＝可得，正常工作lmin內消耗的電能：

W＝P熱t＝3300W×60s＝1.98×105J；（3）開關部位與2和3接觸時，R1與R2并聯，電路的總電阻最小，總功率最大，水龍頭放出的水是熱水，因并聯電路中各支路獨立工作、互不影響，所以，R1的電功率P溫＝1100W不變，因電路中總功率等于各用電器功率之和，

所以，R2的電功率：P2＝P熱﹣P溫＝3300W﹣1100W＝2200W，因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，

所以，R2的電阻值：R2＝＝＝20.1Ω。