Question

18．小明家準(zhǔn)備買某品牌的電熱水器，售貨員向他宣傳該電 熱水器注滿水時，水溫從20℃加熱至設(shè)定溫度僅需要30min，為了驗(yàn)證售貨員的話是否正確，小明查閱了該熱水器的說明書．電熱水器部分參數(shù)如表所示，簡化電路圖如圖所示，S₂是溫控開關(guān)，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時自動閉合，達(dá)到設(shè)定溫度時自動斷開．使用時，手動閉合開關(guān)S₁，電熱水器開始工作．c_水=4.2×10³J/（kg•℃），則：

額定電壓	220V
頻率	50Hs
保溫功率	220W
加熱功率	1980W
水箱容積	50L
設(shè)定溫度	40℃

（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）售貨員的話可信嗎？請你通過計算說明理由．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S₁閉合時，熱水器處于保溫狀態(tài)，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電熱絲的電阻；
（2）當(dāng)兩開關(guān)都閉合時，兩電阻并聯(lián)處于加熱狀態(tài)，結(jié)合保溫狀態(tài)下的功率，求出R₂在加熱狀態(tài)時的功率，利用P=UI求出通過的電流；
（3）分析計算30min電熱水器消耗電能和水吸收的熱量，比較后判斷即可．

解答 解：
（1）由圖知，當(dāng)只有S₁閉合時，R₁單獨(dú)工作，電源電壓一定，此時電阻較大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，功率較小，用電器處于保溫狀態(tài)；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{220W}$=220Ω；
（2）當(dāng)兩開關(guān)都處于閉合狀態(tài)時，兩電阻并聯(lián)，此時電路中電阻較小，功率較大，處于加熱狀態(tài)，
R₂的功率為：P₂=P-P₁=1980W-220W=1760W，
由P=UI可得電熱絲R₂的電流是：
I₂=$\frac{{P}_{2}}{U}$=$\frac{1760W}{220V}$=8A；
（3）電熱水器30min消耗電能：
W=P_加熱t=1980W×30×60s=3.564×10⁴J，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得熱水器注滿水時水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×50×10^-3 m³=50kg，
水吸收的熱量為：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（40℃-20℃）=4.2×10⁶J，
因?yàn)閃＜Q_吸，所以這個熱水器在30min內(nèi)加熱到設(shè)定溫度的說法不可信．
答：（1）電熱絲R₁的阻值是220Ω；
（2）加熱時流過電熱絲R₂的電流是8A；
（3）不可信，因?yàn)?0min內(nèi)電熱水器產(chǎn)生熱量小于水加熱到設(shè)定溫度所吸收的熱量．

點(diǎn)評 此題借熱水器的使用考查電路的分析、密度、吸熱、電功公式的理解和計算等，注意分析狀態(tài)，注意單位統(tǒng)一．