Question

如图所示是某同学设计的三档位电热水壶的电路图，R1和R2是两根阻值相同的电热丝。1、2、3、4为档位接点，通过连接不同的接点实现三档加热。电热水壶的铭牌如下表所示：

    (1)请分析说明怎样连接接点，电热水壶处于高温档？

    (2)电阻丝R1的阻值是多少？

(3)使用中温档正常工作多长时间可使满壶20℃的水温度升高到64℃？(设无热损失，ρ_水=1.0×10³ kg/m³，c_水=4.2×10³J/(kg·℃)

Answer 1

解：   

（1）当1、2相连、3、4相连时，电热水壶处于高温档（1分）。此时，电路中两电热丝并联，电路中的电阻最小（0.5分），根据P =U²/ R（0.5分），电压一定时，电阻最小，功率最大（1分）。

（2）由（1）中分析可知，中温档时，电路中只有一个电阻接入电路，故R₁=R₂=U²/P_中=(220V)²/440W=110Ω

评分说明：公式1分，代入0. 5分，结果0. 5分

（3）水的质量m=ρV=10³kg/m³×10^-3m³ =1kg

满壶20℃水温升高到64℃吸收的热量Q=cm△t=4.2×10³J/(kg·℃) ×1kg×（64℃-20℃）=1.848×10⁵J   评分说明：公式1分，代入0. 5分，结果0. 5分

则加热时间为：t＝W/P=Q/P=1.848×10⁵J/440W=420s    评分说明：公式0.5分，代入0. 25分，结果0.2 5分