Question

【題目】如圖甲所示的電熱水瓶是指一種加熱、保溫除氯等多功能電加熱器其銘牌如圖乙所示，簡化的工作電路如圖丙所示，其中R1、R2為定值電阻某次該熱水瓶裝滿初溫為20℃的水，接在家庭電路中，通電15min恰好將一壺水燒開(外界大氣壓為1個標準大氣壓)。求：

（1）當開關S、S1均閉合時，電熱水瓶處于什么狀態?此時電阻R1的阻值是多少?

（2）保溫時通過電熱水瓶插頭的電流為多少?(保留1位小數)

（3）傍晚用電高峰期，若實際電壓只有200V時，電熱水瓶保溫狀態下的實際功率是多少?(保留整數)

（4）電熱水瓶通電15min恰好將一壺水燒開，則加熱時電熱水瓶的熱效率是多少?[水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)]

Answer 1

【答案】（1）加熱；24.2Ω；（2）1.8A；（3）331W；（4）93.3%

【解析】

（1）由圖丙電路圖可以知道，當開關S、S1均閉合時均閉合時，電阻R2被短路，只有電阻R1接入電路，此時電路總電阻最小，由可以知道，電路總功率最大，電熱水瓶處于加熱狀態；由圖乙可知，加熱時電熱水瓶的功率P加熱=2000W，電阻R1的阻值：R1=24.2Ω；

（2）由圖乙可知，保溫時的功率P保溫=400W，保溫時電流：I=≈1.8A；

（3）當開關S閉合、S1斷開時，R1、R2串聯，電熱水瓶處于保溫狀態，電路中的總電阻為：R總121Ω；

當實際電壓只有200V時，電熱水瓶保溫狀態下的實際功率為：P實≈331W；

（4）水的質量為：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.5×10-3m3=5kg，

1個標準大氣圧水的沸點是100℃，水吸收的熱量：Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(100℃-20℃)=1.68×106J，

由圖乙可知，加熱時電熱水瓶的功率P加熱=2000W，

則15min電熱水瓶消耗的電能カ：W=P加熱t=2000W×15×60s=1.8×106J，

電熱水瓶效率為：=93.3%。

答：（1）當開關S、S1均閉合時，電熱水瓶處于加熱狀態，此時電阻R1的阻值是24.2Ω；

（2）保溫時通過電熱水瓶插頭的電流為1.8A；

（3）傍晚用電高峰期，若實際電壓只有200V時，電熱水瓶保溫狀態下的實際功率是331W；

（4）電熱水瓶通電15min恰好將一壺水燒開，則加熱時電熱水瓶的熱效率是93.3%。