Question

如圖甲是電熱水龍頭，即開(kāi)即熱、冷熱兼用．如圖乙是它的電路原理圖，R₁、R₂為電熱絲，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)開(kāi)關(guān)s在1、2、3之間接通對(duì)應(yīng)的電路，從而實(shí)現(xiàn)冷水、溫水、熱水之間切換．它的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表．

額定功率	溫水	2kW
	熱水	2.8kW
額定電壓		220V
額定頻率		50Hz

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）開(kāi)關(guān)處于位置2時(shí)，它放出的是熱水還是溫水？請(qǐng)求出電熱絲R₁的阻值．
（2）如果進(jìn)水口的水溫是14℃，水龍頭1min流出1kg的水，放出熱水的水溫能達(dá)到50℃，此時(shí)該水龍頭的電熱效率是多少？[水的比熱容為4.2×10³J/]．

Answer 1

【答案】分析：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置2時(shí)，只有電阻R₁接入電路，電路電阻最大，功率最小，結(jié)合表格中熱水、溫水功率判斷放出的是溫水還是熱水；知道溫水功率，利用P=UI=求R₁的阻值；
（2）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量（有用能量）；又知道熱水功率，利用W=Pt求消耗的電能（總能量），利用效率公式求此時(shí)該水龍頭的電熱效率．
解答：解：
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置2時(shí)，只有電阻R₁接入電路，電路電阻最大，功率最小，可見(jiàn)此時(shí)放出的是溫水；
∵P=UI=，溫水功率P_溫水=2kW=2000W，
∴R₁===24.2Ω；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（50℃-14℃）
=1.512×10⁵J，
∵P=，熱水功率P=2.8kW=2800W，
∴消耗的電能：
W=Pt=2800W×60s=1.68×10⁵J，
此時(shí)該水龍頭的電熱效率：
η===90%．
答：（1）開(kāi)關(guān)處于位置2時(shí)，它放出的是溫水；電熱絲R₁的阻值24.2Ω；
（2）此時(shí)該水龍頭的電熱效率是90%．
點(diǎn)評(píng)：1、本題考查吸熱公式、效率公式、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，解題時(shí)要注意隱含條件，電路電壓是220V．
2、大部分家用電熱器都是用改變電路電阻的阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的改變，電阻阻值的改變由三種方法：①用開(kāi)關(guān)使幾個(gè)電阻串聯(lián)，達(dá)到增大電阻，減小功率的目的；②用開(kāi)關(guān)使幾個(gè)電阻并聯(lián)，達(dá)到減小電阻，增大功率的目的；③用一個(gè)開(kāi)關(guān)和電阻并聯(lián)，開(kāi)關(guān)的閉合可用短路電阻，達(dá)到減小電阻，增大功率的目的．