Question

【题目】如图是壁挂式热水器及其内部结构电路图，电源电压120V，热水器分为高、中、低三挡，高挡电功率为1200W，R1、R2、R3均为发热电阻且阻值相等。用低挡加热时，2min可将0.1kg的水从20℃加热到80℃，那么：

(1)0.1kg的水从20℃升高80℃，需要吸收多少热量；

(2)R1和R2的阻值多少；

(3)计算低挡加热时的加热效率为多少。

Answer 1

【答案】(1) 2.52×104J；(2)12Ω，12Ω； (3)52.5%

【解析】

(1)水吸收的热量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(80℃-20℃)=2.52×104J

(2)只闭合S3时，只有R3接入电路中，电路的电阻最小，由P=可知电路的电功率最大，处于高温挡，R3的阻值

R3==12Ω

R1、R2、R3均为发热电阻且阻值相等，所以R1、R2的阻值

R1=R2=R3=12Ω

(3)只闭合S1时，三个电阻串联接入电路中，电路的电阻最大，由P=可知电路的电功率最小，处于低温挡，低温挡的功率

P低==400W

用低挡加热时，2min消耗的电能

W= P低t=400W×2×60s=4.8×104J

低挡加热时的加热效率

η==52.5%

答：(1)0.1kg的水从20℃升高80℃，需要吸收2.52×104J热量；

(2)R1和R2的阻值分别为12Ω、12Ω；

(3)计算低挡加热时的加热效率为52.5%。