题目内容

【题目】如图是贮水式电热水器的简化电路图,S1是手动开关;S2是温控开关,置于热水器水箱内部,当水温低于40℃时自动闭合,达到40℃时自动断开;R1和R2均为阻值不变的电热丝。使用时闭合开关Sl,电热水器开始工作,电热水器部分参数如表所示。

额定电压

220V

保温功率

220W

加热功率

1500W

水箱容积

50L

设定温度

40℃

额定频率

50Hz

(1)电热丝R1的阻值是多少?

(2)加热时流过电热丝R2的电流是多少?

(3)将初温20℃的一满箱水加热至设定温度,则水需要吸收的热量是多少?若电热丝产生热量的80%被水吸收,则电热丝需正常工作多长时间?(水的比热容为c水=4.2×l03J/(kg℃),ρ水=1.0×103kg/m3)

【答案】(1)220Ω;(2)5.8A;(3)4.2×106J;5500s。

【解析】

(1)由电路图可知,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电路电阻较大,根据可知,电热水器处于保温状态,由表格数据可知,电热水器的保温功率,由可得,电热丝R1的阻值:

。

(2)只开关S1、S2闭合时,此时电路为R1、R2的并联电路,电路电阻较小,根据可知,电热水器处于加热状态由表格数据可知,电热水器的加热功率,因电路中总功率等于用电器功率之和,所以电热丝R2的电功率:

因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可得,加热时流过电热丝R2的电流:

(3)由得一满箱水的质量:

水吸收的热量为:

,

由可得消耗的电能为:

由可得,加热时间:

答:(1)电热丝R1的阻值是220Ω;

(2)加热时流过电热丝R2的电流是5.8A;

(3)水需要吸收的热量是4.2×106J;电热丝需正常工作时间是5500s。

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