Question

【題目】（11分）小明家電熱水器的簡化電路圖如圖所示，Sl是手動開關，置于熱水器水箱外部；S2是溫控開關，置于熱水器水箱內部，當水溫低于40℃時自動閉合，達到40℃時自動斷開；R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲。使用時，手動閉合開關Sl，電熱水器開始工作。電熱水器部分參數如表所示。

(1)電熱絲R1的阻值是多少？

(2)加熱時流過電熱絲R2的電流是多少？

(3)假設將初溫20℃的一滿箱水加熱至設定溫度用了50 mln，則電熱水器的效率是多少？【水的比熱容為4.2×l03J/(kg·℃)，ρ水=1.0×103kg／m3】

Answer 1

【答案】（1）220Ω；(2)8A； (3)70.7%。

【解析】（1）當只有S1 閉合時，R1 單獨工作，用電器處于保溫狀態；

由P=U2/R可得：R1 =U2/P保溫=(220V)2/220W=220Ω；

（2）當兩開關都處于閉合狀態時，兩電阻并聯，處于加熱狀態，

R2 的功率為P2 =P-P1 =1980W-220W=1760W，

由P=UI可得電熱絲R2 的電流是：I2 =P2/U=1760W/220V=8A；

（3）根據題意可知，Q=4.2×106 J，

由P=W/t可得消耗的電能：W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106 J

熱水器的效率為：η=Q/W×100%=4.2×106J/5.94×106J×100%≈70.7%