Question

家樂牌電熱水器的簡化電路如圖所示，A為自動溫度開關(guān)，當(dāng)水的溫度達到設(shè)定溫度時自動斷開電路，低于設(shè)定溫度時，自動接通電路．S是熱水器的功率選擇開關(guān)，可選擇高、低兩檔加熱功率，R₁、R₂都是發(fā)熱電阻器．主要的技術(shù)指標如表

額定電壓（V）	220	發(fā)熱電阻類型	電熱管
輸入功率一檔（W）	2200	輸入功率二檔（W）	1210
溫度范圍（℃）	20-78	容積（L）	20

（1）把一箱水溫度升高10℃時，水吸收的熱量是多少？
（2）當(dāng)熱水器在高檔正常工作時，電路中的電流是多少？
（3）當(dāng)熱水器在低檔正常工作時，電熱管R₂在5min內(nèi)消耗的電能是多少？

Answer 1

解：（1）水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×20×10^-3m³=20kg，
水吸收的熱量：
Q=cm△t=4200J/（kg?℃）×20kg×10℃=8.4×10⁵J；
（2）高檔功率是2200W，電路中的電流：
I₁===10A；
（3）R₁阻值：
R₁===22Ω，
與2接通是低溫檔，兩電阻串聯(lián)，由低溫檔功率1210W，
總電阻：
R===40Ω，
R₂的阻值：
R₂=R-R₁=40Ω-22Ω=18Ω，
電路中電流：
I₂===5.5A，
R₂在5min內(nèi)消耗的電能：
W=R₂t=（5.5A）²×18Ω×5×60S=163350J．
答：（1）把一箱水溫度升高10℃時，水吸收的熱量是8.4×10⁵J；
（2）當(dāng)熱水器在高檔正常工作時，電路中的電流是10A；
（3）當(dāng)熱水器在低檔正常工作時，電熱管R₂在5min內(nèi)消耗的電能是163350J．
分析：（1）已知水的體積是20L，可求出質(zhì)量，溫度升高10℃，可根據(jù)Q=cm△t可求出水吸收的熱量；
（2）由兩檔功率可知，高檔功率是2200W，又知道電壓是220V，根據(jù)I=可求出電路中的電流；
（3）由電路圖可知，S與1接通是高溫檔，由高溫檔功率2200W，電壓220V，根據(jù)R₁=可求出R₁阻值，S與2接通是低溫檔，兩電阻串聯(lián)，由低溫檔功率1210W，電壓220V，根據(jù)I=求出電流，根據(jù)R=可求出總電阻，然后求出R₂的阻值，最后根據(jù)W=I²Rt求出R₂在5min內(nèi)消耗的電能．
點評：這是一道電熱綜合題，熱量的計算直接利用Q=cm△t求出比較簡單；在電學(xué)計算中，因為開關(guān)的轉(zhuǎn)換，電路的狀態(tài)在變化，運用公式時要注意公式中的各量必須是同段電路、同一時刻的量．