Question

【题目】美腾牌电热水器的简化电路如图所示，A为自动温度开关，当水的温度达到设定温度时自动断开电路，低于设定温度时，自动接通电路。S是热水器的功率选择开关，可选择高、低两种加热功率，R1、R2都是发热电阻器。主要的技术指标如表：

（1）当热水器在高档正常工作时，求此时电路中的电流？

（2）高温档加热时，将一满箱水温度从30℃加热到74℃，用时35min，求该饮水机在高温加热状态时的效率；[C水=4.2×103J/（kg℃）]

（3）当S拨至2时。电热管的实际功率只有1000W，求此时的实际电压。

Answer 1

【答案】（1）10A；（2）80%；（3）200V。

【解析】解：（1）由图知，当S拨至1时，只有R1工作，电路中电阻较小，根据可知，电路消耗的功率较大，此时热水器处于高温档即功率一档，

由P=UI可得，热水器在高档正常工作时的电流：；

（2）由表格数据可知，一满箱水的体积：

V=20L=20×10﹣3m3，

由可得，水的质量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×20×10﹣3m3=20kg，

水吸收的热量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×20kg×（74℃﹣30℃）=3.696×106J；

由可得，该饮水机在高温加热状态时消耗的电能：

W=P1t=2200W×35×60s=4.62×106J；

该饮水机在高温加热状态时的效率：

（3）当S拨至2时，电路中R1和R2串联，电路的电阻最大，由可知，此时的功率最小，热水器处于二档，

由表格数据可知，U额=220V，P额=1210W，

由可得电路的总电阻： ，

又因为P实=1000W，

所以，由可得：U实2=P实R=1000W×40Ω=40000V2，

解得U实=200V。

答：（1）此时电路中的电流为10A；

（2）该饮水机在高温加热状态时的效率为80%；

（3）此时的实际电压为200V。