Question

16．如图甲是电热水龙头，“即开即热、冷热兼用”．如图乙是它的电路原理图，R₁、R₂为电热丝，通过旋转手柄带动开关S在1、2、3之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换．它的有关技术参数如表．请回答下列问题：
（1）开关处于位置2时，它放出的是热水还是温水，请简要说明理由．
（2）开关置于热水档时，每分钟可将质量1kg的水从10℃加热至38℃，求水龙头热水档的电热效率．（已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃））

额定功率	温水	2kW
	热水	2.8kW
额定电压		220V
额定频率		50Hz

Answer 1

分析 （1）当开关处于不同位置时，分析电阻的接入方式，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判断放出的是温水还是热水；
（2）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）；又知道热水功率，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），利用效率公式求此时该水龙头的电热效率．

解答 解：（1）当开关处于位置2时，只有电阻R₁接入电路，电路电阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电路功率最小，因此此时放出的是温水；
（2）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（38℃-10℃）=1.176×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可知，消耗的电能：W=Pt=2800W×60s=1.68×10⁵J，
此时该水龙头的电热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.176×1{0}^{5}J}{1.68×1{0}^{5}J}$×100%=70%．
答：（1）当开关处于位置2时，只有电阻R₁接入电路，电路电阻最大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电路功率最小，因此此时放出的是温水；
（2）此时该水龙头的电热效率是70%．

点评 本题考查了电能和电功率的计算，灵活利用电功率的推导公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$是关键．