小明家電熱水器的簡化電路圖如圖所示，S1是手動開關，置於熱水器水箱外部；S2是温控開關，置於熱水器水箱內部．當...

問題詳情：

小明家電熱水器的簡化電路圖如圖所示，S1是手動開關，置於熱水器水箱外部；S2是温控開關，置於熱水器水箱內部．當水温低於40 ℃時自動閉合，達到40 ℃時自動斷開；R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲．使用時，手動閉合開關S1，電熱水器開始工作．電熱水器部分參數如表所示：

(1)電熱絲R1的阻值是多少？

 (2)加熱時流過電熱絲R2的電流是多少？

 (3)假設將初温為20 ℃的一滿箱水加熱至設定温度用了50 min，則電熱水器的效率是多少？[水的比熱容為4.2×103 J/(kg· ℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]

【回答】

 (1)當只有S1閉合時，R1單獨工作，用電器處於保温狀態，

由P＝變形得R1＝＝＝220 Ω；

(2)當兩開關都處於閉合狀態時，兩電阻並聯，處於加熱狀態，

R2的功率為P2＝P－P1＝1 980 W－220 W＝1 760 W，

由P＝UI可得通過電熱絲R2的電流是I2＝＝＝8 A；

(3)由ρ＝變形得m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×50×10－3 m3＝50 kg，

水吸收的熱量為Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(40 ℃－20 ℃)＝4.2×106 J，

由P＝變形可得消耗的電能為W＝Pt＝1 980 W×50×60 s＝5.94×106 J，

熱水器的效率為η＝×100%＝×100%≈70.7%.

知識點：焦耳定律

題型：計算題