题目内容

9.如图,是某电热水器的内部电路图,电源电压为220V,Rl、R2为定值电阻,R1=22欧,其中R1为电热丝,给水加热:R2控制电路,使电路处于加热或者保温状态,当S1闭合S2断开时,热水器处于保温状态,若此时电路总功率为220W,R2的阻值为198欧,热水器加热时,热水器的额定功率为2000W,用35分钟将11L水由20℃烧至沸腾,热水器的效率是88%.(假设当时为1标准大气压)

分析 分析清楚电路结构,根据电路结构应用电功率公式分析电热水器的工作状态;
应用串联电路特点与电功率公式可以求出电功率;应用热量公式求出水吸收的热量;
应用电功公式求出电热水器消耗的电能,然后应用效率公式求出电热水器的效率.

解答 解:由图示电路图空心,当S1闭合S2断开时两电阻串联接入电路,电路电阻最大,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,电热水器电功率最小,此时电热水器处于保温状态;
P保温=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{(220V)^{2}}{22Ω+{R}_{2}}$=220W,解得:R2=198Ω;
由ρ=$\frac{m}{V}$可知,水的质量:m=ρV=1×103kg/m3×11×10-3m3=11kg,
水在标准状况下的沸点是100℃,
水吸收的热量:Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×11kg×(100℃-20℃)=3.696×106J,
电热水器消耗的电能:W=Pt=2000W×60s×35=4.2×106J,
电热水器的效率:η=$\frac{Q}{W}$×100%=$\frac{3.696×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{6}J}$×100%=88%;
故答案为:保温;198;88%.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功公式与热量公式、效率公式的应用,明确电路的连接方式是关键.

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