Question

冬天到來了，用冷水洗手，洗碗，洗菜都會對皮膚形成較大的刺激，這樣的季節在家里配備一個電熱水龍頭是必不可少的，電熱水龍頭（亦稱作“即熱水龍頭”或“快熱水龍頭”），包括水龍頭本體及水流控制開關，水龍頭本體內設有加熱腔和電器控制腔，用密封板隔開，電器控制腔內設有加熱電路，加熱腔內設有加熱管，加熱管功率一般在2 kW ～3kW，3s～5s即可加熱出熱水，加熱管連接在加熱電路上，其特征為絕緣加熱管；絕緣加熱管為水電隔離式絕緣加熱管；水龍頭本體多數為耐高溫工程塑料型，少數為全金屬型；電器控制腔內設有絕緣水壓開關。加熱電路內設有電器開關、溫度控制器和防干燒裝置，有的還設有漏電保護開關。圖24甲是某款電熱水龍頭。圖24乙是它的原理電路。R₁、R₂為電熱絲，通過旋轉手柄帶動開關S接通對應的電路，從而實現冷水（常溫）、溫水、熱水之間切換。有關參數如下表。不考慮溫度對電阻絲的影響，請回答下列問題：

（1）分別寫出水龍頭放出冷水、溫水、熱水時，圖乙中開關右側觸點所對應的位置。
（2）當水龍頭放出的水是溫水時，電路中的電流是多大？
（3）當水龍頭放出的水是熱水時，正常工作60s，消耗的電能是多少？
（4）R₁、R₂的電阻各是多大？

Answer 1

（1）水龍頭放出冷水開關所對應的位置是1；水龍頭放出溫水開關所對應的位置是2；水龍頭放出熱水開關所對應的位置是3；
（2）10A；（3）1.98×10⁵J；（4）22Ω；44Ω

解析試題分析：（1）由P=U²/R可知，電壓不變的情況下，電阻越小，消耗的功率越大。所以，水龍頭放出冷水開關所對應的位置是1；水龍頭放出溫水開關所對應的位置是2，只有R₂工作；水龍頭放出熱水開關所對應的位置是3，兩個電阻并聯；
（2）由P=UI可得，當水龍頭放出的水是溫水時，電路中的電流：
（3）由W=Pt可得，當水龍頭放出的水是熱水時，正常工作60s，消耗的電能：
W=P_熱t=3300W×60s=1.98×10⁵J
（4）由可得，R₁的電阻值：；
由P= P₁+ P₂可得，R₂的消耗的電功率：P₂=P_熱–P_溫=3300W–2200W=1100W
由可得，R₂的電阻值：
考點：電路分析；電功率