题目内容

【题目】小明家电热水器的简化电路图如图所示,S1是手动开关,置于热水器水箱外部;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均为用来加热且阻值不变的电热丝.使用时,手动闭合开关S1,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

频率

50Hz

保温功率

220W

加热功率

1980W

水箱容量

50L

设定温度

40℃

(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)假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min,则电热水器的效率是多少?[水的比热容为4.2×103J/(kg℃),ρ水=1.0×103kg/m3].

【答案】(1)电热丝R1的阻值是220Ω;

(2)加热时流过电热丝R2的电流是8A;

(3)假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min,则电热水器的效率是70.7%

【解析】试题分析:(1)当只有S1闭合时,R1单独工作,用电器处于保温状态,

由P=可得:R1===220Ω;

(2)当两开关都处于闭合状态时,两电阻并联,处于加热状态,

R2的功率为P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W,

由P=UI可得电热丝R2的电流是:

I2===8A;

(3)由ρ=得:

m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3=50kg,

水吸收的热量为:

Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×50kg×(40℃﹣20℃)=4.2×106J

由P=可得消耗的电能为:

W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J

热水器的效率为:

η=×100%=×100%≈70.7%.

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