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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