Question

【题目】如图所示是某家用电热水器的简化电路图，温控开关 S 可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表.[水的比热容为 4.2×103J(kg·℃)]

额定功率	220V	容积	30L
加热功率	2000W	保温功率	800W

①开关 S 跳至_________触点位置时，热水器进入保温状态。水箱内装满水时，水的质量为_________kg.

②R2 的阻值为多大________?

③水箱中装满初温为 25℃的水，加热 35 min 使温度升高到 55℃，水需要吸收多少热量___________?

④在上述加热状态下，热水器正常工作 35 min 需消耗多少电能________? 加热效率是多少__________?

Answer 1

【答案】b 30 36.3Ω 3.78×106J 4.2×106J 90%

【解析】

①由电路图可知，开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，电路电阻较大，开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，电阻R2被断开，此时电路电阻较小，电源电压U一定，由P=可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越小，电热水器功率越大，因此当开关S跳至b触点位置时，电路阻值较大，电功率较小，电热水器处于保温状态。已知电热水器的容积V=30L=30dm3=0.03m3，由ρ=可知，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.03m3=30kg；

②当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，由P=可知，电阻阻值：R1===24.2Ω，开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，由P=可知：P保温===800W，解得：R2=36.3Ω；

③水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×30kg×(55℃-25℃)=3.78×106J；

④由P=可得，加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能W=P加热t=2000W×35×60s=4.2×106J，加热效率η=×100%=×100%=90%。