小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部．当...

问题详情：

小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部．当水温低于40 ℃时自动闭合，达到40 ℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作．电热水器部分参数如表所示：

(1)电热丝R1的阻值是多少？

 (2)加热时流过电热丝R2的电流是多少？

 (3)假设将初温为20 ℃的一满箱水加热至设定温度用了50 min，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]

【回答】

 (1)当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态，

由P＝变形得R1＝＝＝220 Ω；

(2)当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，

R2的功率为P2＝P－P1＝1 980 W－220 W＝1 760 W，

由P＝UI可得通过电热丝R2的电流是I2＝＝＝8 A；

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

水吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(40 ℃－20 ℃)＝4.2×106 J，

由P＝变形可得消耗的电能为W＝Pt＝1 980 W×50×60 s＝5.94×106 J，

热水器的效率为η＝×100%＝×100%≈70.7%.

知识点：焦耳定律

题型：计算题