Question

【題目】如圖是壁掛式熱水器及其內部結構電路圖，電源電壓120V，熱水器分為高、中、低三擋，高擋電功率為1200W，R1、R2、R3均為發熱電阻且阻值相等。用低擋加熱時，2min可將0.1kg的水從20℃加熱到80℃，那么：

(1)0.1kg的水從20℃升高80℃，需要吸收多少熱量；

(2)R1和R2的阻值多少；

(3)計算低擋加熱時的加熱效率為多少。

Answer 1

【答案】(1) 2.52×104J；(2)12Ω，12Ω； (3)52.5%

【解析】

(1)水吸收的熱量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(80℃-20℃)=2.52×104J

(2)只閉合S3時，只有R3接入電路中，電路的電阻最小，由P=可知電路的電功率最大，處于高溫擋，R3的阻值

R3==12Ω

R1、R2、R3均為發熱電阻且阻值相等，所以R1、R2的阻值

R1=R2=R3=12Ω

(3)只閉合S1時，三個電阻串聯接入電路中，電路的電阻最大，由P=可知電路的電功率最小，處于低溫擋，低溫擋的功率

P低==400W

用低擋加熱時，2min消耗的電能

W= P低t=400W×2×60s=4.8×104J

低擋加熱時的加熱效率

η==52.5%

答：(1)0.1kg的水從20℃升高80℃，需要吸收2.52×104J熱量；

(2)R1和R2的阻值分別為12Ω、12Ω；

(3)計算低擋加熱時的加熱效率為52.5%。