Question

【題目】美騰牌電熱水器的簡化電路如圖所示，A為自動溫度開關，當水的溫度達到設定溫度時自動斷開電路，低于設定溫度時，自動接通電路。S是熱水器的功率選擇開關，可選擇高、低兩種加熱功率，R1、R2都是發熱電阻器。主要的技術指標如表：

（1）當熱水器在高檔正常工作時，求此時電路中的電流？

（2）高溫檔加熱時，將一滿箱水溫度從30℃加熱到74℃，用時35min，求該飲水機在高溫加熱狀態時的效率；[C水=4.2×103J/（kg℃）]

（3）當S撥至2時。電熱管的實際功率只有1000W，求此時的實際電壓。

Answer 1

【答案】（1）10A；（2）80%；（3）200V。

【解析】解：（1）由圖知，當S撥至1時，只有R1工作，電路中電阻較小，根據可知，電路消耗的功率較大，此時熱水器處于高溫檔即功率一檔，

由P=UI可得，熱水器在高檔正常工作時的電流：；

（2）由表格數據可知，一滿箱水的體積：

V=20L=20×10﹣3m3，

由可得，水的質量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×20×10﹣3m3=20kg，

水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×20kg×（74℃﹣30℃）=3.696×106J；

由可得，該飲水機在高溫加熱狀態時消耗的電能：

W=P1t=2200W×35×60s=4.62×106J；

該飲水機在高溫加熱狀態時的效率：

（3）當S撥至2時，電路中R1和R2串聯，電路的電阻最大，由可知，此時的功率最小，熱水器處于二檔，

由表格數據可知，U額=220V，P額=1210W，

由可得電路的總電阻： ，

又因為P實=1000W，

所以，由可得：U實2=P實R=1000W×40Ω=40000V2，

解得U實=200V。

答：（1）此時電路中的電流為10A；

（2）該飲水機在高溫加熱狀態時的效率為80%；

（3）此時的實際電壓為200V。