Question

2．如图甲是即热式电热水龙头，图乙是它的原理图，通过旋转手柄带动开关S在A、B、C之间接通对应的电路，从而实现在冷水、温水、热水之间切换．水流经电热丝时，被加热后流出．右表是它的相关技术参数．

产品名称	即热式电热水龙头
额定功率	温水（1.1kW） 热水（2.8kW）
额定电压	220V
额定频率	50HZ
额定水流量	1L/min

（1）当它放热水时，开关S应该处于图乙中C（选填“A”、“B”或“C”）位置．
（2）电热丝R₁的阻值．
（3）当它以额定水流量工作时，1min产生的热水的质量．
（4）如果进水口的水温是10℃，龙头正常出水时，放出热水的水温最高能达到多少℃？[设电热丝产生热量全部被水吸收．水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）]．

Answer 1

分析 （1）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当它放热水时，电功率最大，总电阻最小，然后结合开关的触点进行解答；
（2）S接B时电路为R₁的简单电路、放温水，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁的阻值；
（3）由表中数据可知，每分钟水的流量，根据密度公式求出每分钟放出水的质量；
（4）根据Q=W=Pt求出每分钟水吸收的最多热量，然后根据Q=cm（t-t₀）求出放出热水的最高温度．

解答 解：
（1）当它放热水时，电功率最大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电路中的总电阻最小，故开关S应该处于图乙C的位置；
（2）由图可知：S接B时，电路为R₁的简单电路，放温水，功率为P_温=1.1kW=1100W，
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得电热丝R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{温}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω；
（3）根据ρ=$\frac{m}{V}$可得每分钟放水质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg；
（4）每分钟水吸收的最多热量：
Q_吸=W=P_热t=2800W×60s=1.68×10⁵J，
根据Q_吸=cm（t-t₀）可得放出热水的水温最高能达到：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$+t₀=$\frac{1.68×{10}^{5}J}{4.2×{10}^{3}J/（kg•℃）×1kg}$+10℃=50℃．
答：（1）C．
（2）电热丝R₁的阻值为44Ω．
（3）当它以额定水流量工作时，1min产生的热水的质量为1kg．
（4）如果进水口的水温是10℃，龙头正常出水时，放出热水的水温最高能达到50℃．

点评 本题考查电功、电功率以及热量公式的应用，解题的关键是正确分析判断出开关处于不同的位置时电热水龙头的档位，并能对计算公式进行灵活变形．