Question

【題目】小明研究了家里的智能電熱馬桶（馬桶蓋如圖甲），設計出如圖乙所示的便座加熱電路通過開關S1和S2的不同接法組合，實現“高溫檔、中溫檔、低溫檔”三種加熱功能（見下表）。圖丙是坐便器的結構示意圖，求：

(1)當排水閥處于30cm深處時，它受到水的壓強為多少？

(2)R2的阻值；

(3)求出表中的“Px”；

(4)老年人在冬天坐上冰冷的馬桶是很難受的，假設小明想讓馬桶圈的溫度升高6℃，則用“高溫檔”加熱的方式需要多長時間。[設馬桶圈吸熱效率為60%，馬桶圈的質量m=600g，馬桶圈材料的比熱容c=0.44×103 J/(kg°C)]。

S1	斷開	斷開	閉合	閉合
S2	接b	接a	接a	接b
功率	P0 = 0	Px	P1=44W	P2=88W

Answer 1

【答案】(1)3000Pa；(2)1100Ω；(3)22W；(4)30s

【解析】

(1)排水閥所處深度

h=30cm=0.3m

此時水對閥門的壓強是

(2)由表格信息和電路圖可知，當開關S1閉合，S2接a時，電路中只有R1的簡單電路，此時，由可得R1的阻值

S2接b時，R1與R2并聯，此時，因并聯電路總功率等于各用電器功率之和，所以R2的電功率

又并聯電路各支路兩端等于相等，所以R2的阻值

(3)當開關S1斷開、S2接 a 時，R1和R2串聯，因串聯電路總電阻等于各分電阻之和所以

(4)馬桶圈吸收的熱量

電熱絲發熱60%被馬桶圈吸收，則消耗的電能

高溫檔加熱功率

由可得用“高溫檔”加熱的方式需要的時間

答：(1)當排水閥處于30cm深處時，它受到水的壓強為3000Pa；

(2)R2的阻值是1100Ω；

(3)表中的“Px”是22W；

(4)用“高溫檔”加熱的方式需要30s。