Question

8．一種電熱水龍頭俗稱“小廚寶”，通常安裝在廚房里以便提供熱水，如圖是它的實(shí)物圖和內(nèi)部電路圖．旋轉(zhuǎn)手柄可使扇形開(kāi)關(guān)S同時(shí)接觸兩個(gè)相鄰觸點(diǎn)，從而控制水龍頭流出的水為冷水、溫水或熱水．已知R₁、R₂是電阻絲，其中R₂=44Ω，溫水檔的電功率是880W[水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）]．試回答或求解下列問(wèn)題：
（1）當(dāng)S旋到位置1時(shí)，水龍頭流出冷水；當(dāng)S旋到位置3時(shí)，水龍頭流出熱水．（選填“冷”、“溫”或“熱”）
（2）當(dāng)S旋到位置3時(shí)，小廚寶正常工作30s將0.5kg的水從20℃加熱到50℃，水吸收了多少熱量？
（3）電熱絲R₁的阻值是多少？
（4）當(dāng)S旋到熱水檔時(shí)，小廚寶正常工作60s消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)開(kāi)關(guān)位置的改變，判斷出電路的連接情況，然后根據(jù)電功率公式判斷功率的大小，由此可知熱水或溫水的檔位；
（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；
（3）知道溫水功率，利用電功率公式求R₁的阻值；
（4）當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置3時(shí)，電阻R₁和R₂并聯(lián)接入電路，求出并聯(lián)電阻，利用W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求小廚寶正常工作60s消耗的電能．

解答 解：
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置1時(shí)，處于開(kāi)路，放出的是冷水；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，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時(shí)功率最小，可見(jiàn)此時(shí)放出的是溫水；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置3時(shí)，電阻R₁和R₂并聯(lián)接入電路，電路電阻最變小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時(shí)功率最大，所以此時(shí)放出的是熱水；
（2）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（50℃-20℃）=6.3×10⁴J；
（3）已知溫水功率P_溫水=880W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{溫水}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{880W}$=55Ω；
（4）當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置3時(shí)，電阻R₁和R₂并聯(lián)接入電路，R_并=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}{+R}_{2}}$=$\frac{55Ω×44Ω}{55Ω+44Ω}$=$\frac{220}{9}$Ω，
W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{并}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{\frac{220}{9}Ω}$×60s=118800J．
故答案為：（1）冷；熱；
（2）當(dāng)S旋到位置3時(shí)，小廚寶正常工作30s將0.5kg的水從20℃加熱到50℃，水吸收了6.3×10⁴J的熱量；
（3）電熱絲R₁的阻值是55Ω；
（4）當(dāng)S旋到熱水檔時(shí)，小廚寶正常工作60s消耗的電能是118800J．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道電熱綜合題，考查了電功率、歐姆定律、電路的分析推斷狀態(tài)、電能和熱量的計(jì)算，知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性很強(qiáng)，較難！