题目内容
8．如图甲是电热水龙头，即开即热、冷热兼用，如图乙是它的电路原理图，R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S在0、1、2、3之间接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换．它的有关技术参数如表．请回答下列问题：
（1）开关处于位置2（如图乙所示）时，它放出的是热水还是温水？并求出电热丝R1的阻值？
（2）如果进水口的水温是10℃，水龙头1min流出1kg的水，放出热水的温度为50℃，求：
①水吸收的热量[水的比热容为4.2×103J（kg•℃）]
②这些热量相当于完全燃烧多少千克的焦炭？（q=3.0×107J（kg•℃））
③水龙头放热水1min消耗的电能．
④水龙头的电热效率．
| 额定功率 | 温水 | 2kw |
| 热水 | 3kw | |
| 额定电压 | 220V | |
| 额定频率 | 50Hz | |
分析 （1）当开关处于位置2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，功率最小，结合表格中热水、温水功率判断放出的是温水还是热水；知道温水功率，利用P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，求R1的阻值；
（2）①知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量（有用能量）；
②根据Q=mq可求得焦炭的质量；
③根据P=$\frac{W}{t}$可求得水龙头放热水1min消耗的电能；
又知道热水功率，利用W=Pt求消耗的电能（总能量），利用效率公式求此时该水龙头的电热效率．
解答 解：
（1）当开关处于位置2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，功率最小，可见此时放出的是温水；
∵P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，温水功率P温水=2kW=2000W，
∴R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{温水}}$=$\frac{（220V）^{2}}{2000W}$=24.2Ω；
（2）①水吸收的热量：
Q吸=cm△t
=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（50℃-10℃）
=1.68×105J，
②由Q吸=Q放=mq可得，
需要焦炭的质量m焦炭=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{3×1{0}^{7}J/（kg•℃）}$=5.6×10-3kg，
③由P=$\frac{W}{t}$，热水功率P=3kW=3000W，
可得，消耗的电能：
W=Pt=3000W×60s=1.8×105J，
④此时该水龙头的电热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{1.8×1{0}^{5}J}$×100%≈93%．
答：（1）开关处于位置2时，它放出的是温水；电热丝R1的阻值24.2Ω；
（2）①水吸收的热量1.68×105J；
②这些热量相当于完全燃5.6×10-3kg的焦炭；
③水龙头放热水1min消耗的电能为1.8×105J；
④水龙头的电热效率为93%．
点评 1、本题考查吸热公式、效率公式、欧姆定律和电功率公式的应用，解题时要注意隐含条件，电路电压是220V．
2、大部分家用电热器都是用改变电路电阻的阻值来实现功率的改变，电阻阻值的改变由三种方法：①用开关使几个电阻串联，达到增大电阻，减小功率的目的；②用开关使几个电阻并联，达到减小电阻，增大功率的目的；③用一个开关和电阻并联，开关的闭合可用短路电阻，达到减小电阻，增大功率的目的．
| 几种物质的密度表ρ/[Kg•m-3] | |
| 水 1.0×103 | 冰 0.9×103 |
| 酒精 0.8×103 | 铜 8.9×103 |
| 铁 7.9×103 | 铝 2.7×103 |
| A． | 固体的密度一定比液体的密度大 | |
| B． | 一定质量的水结成冰后，体积变大 | |
| C． | 体积相同的水和酒精的质量之比是5：4 | |
| D． | 质量相等的实心铜块和铝块，体积之比是27：89 |
| A． | 首先将这一发现公布 | |
| B． | 用同样的条件重复实验 | |
| C． | 寻找其他的新元素 | |
| D． | 等待看其他科学家是否发现同样的证据 |
如图所示的电路中，电源电压保持不变．当开关S断开时，电压表示数为3V．当开关S闭合时，电压表示数为1.2V．开关闭合时，电源电压是3V，灯L1两端电压是1.8V．
如图乙所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图．有加热和保温两个档，定值电阻R1的阻值为2156Ω，电热丝R2的阻值为44Ω．