题目内容

【题目】去年冬天,小辉家在洗手间里安装了图甲所示的某款电热水龙头,即开即热、冷热兼用。图乙是它的简化工作原理图,R1、R2为阻值不变的电热丝。通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路,从而实现冷水、温水、热水之间切换,当开关置于1时,水龙头放出冷水。阅读该电热水龙头的说明书可知:额定电压为220V,放温水时功率为220W,放热水时功率为4000W。

(1)当开关S置于2、3触点时,水龙头放出的水是温水还是热水?求此时电路的总电流;

(2)R1的电阻是多大?

(3)当水龙头放热水时,如果进水口的水温是14℃,放出热水的水温能达到50℃。如果该水龙头的电热效率为63%,水龙头流出1kg的热水要加热多长时间?[c水=4.2×103J/(kg℃)]

【答案】(1)热水,18.2A;(2) 220Ω;(3) 60s

【解析】

(1)开关处于位置1时,电路断路,R1、R2均没有接入电路,放出来的是冷水,开关处于触点1、2时,电阻R1单独接入电路;开关处于触点2、3时,电阻R1和电阻R2并联接入电路,总电阻比开关处于位置1、2时小,电源电压不变,由P=可知,开关处于位置2、3时,电路中总电阻最小,功率最大,放出来的是热水;此时电路的总电流

I=≈18.2A

(2)当开关处于位置1、2时,只有电阻R1接入电路,电路电阻最大,功率小,可见此时放出的是温水;温水功率是220W,R1的电阻

R1==220Ω

(3)水吸收的热量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(50℃-14℃)=1.512×105J

消耗的电能

W==2.4×105J

加热时间

t==60s

答:(1)当开关S置于2、3触点时,水龙头放出的水是热水,求此时电路的总电流为18.2A;

(2)R1的电阻是220Ω;

(3)水龙头流出1kg的热水要加热60s。

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