Question

【題目】去年冬天，小輝家在洗手間里安裝了圖甲所示的某款電熱水龍頭，即開即熱、冷熱兼用。圖乙是它的簡化工作原理圖，R1、R2為阻值不變的電熱絲。通過旋轉(zhuǎn)手柄帶動開關(guān)S接通對應(yīng)的電路，從而實現(xiàn)冷水、溫水、熱水之間切換，當(dāng)開關(guān)置于1時，水龍頭放出冷水。閱讀該電熱水龍頭的說明書可知：額定電壓為220V，放溫水時功率為220W，放熱水時功率為4000W。

(1)當(dāng)開關(guān)S置于2、3觸點時，水龍頭放出的水是溫水還是熱水？求此時電路的總電流；

(2)R1的電阻是多大？

(3)當(dāng)水龍頭放熱水時，如果進水口的水溫是14℃，放出熱水的水溫能達到50℃。如果該水龍頭的電熱效率為63%，水龍頭流出1kg的熱水要加熱多長時間？[c水＝4.2×103J/（kg℃）]

Answer 1

【答案】(1)熱水，18.2A；(2) 220Ω；(3) 60s

【解析】

(1)開關(guān)處于位置1時，電路斷路，R1、R2均沒有接入電路，放出來的是冷水，開關(guān)處于觸點1、2時，電阻R1單獨接入電路；開關(guān)處于觸點2、3時，電阻R1和電阻R2并聯(lián)接入電路，總電阻比開關(guān)處于位置1、2時小，電源電壓不變，由P＝可知，開關(guān)處于位置2、3時，電路中總電阻最小，功率最大，放出來的是熱水；此時電路的總電流

I＝≈18.2A

(2)當(dāng)開關(guān)處于位置1、2時，只有電阻R1接入電路，電路電阻最大，功率小，可見此時放出的是溫水；溫水功率是220W，R1的電阻

R1＝＝220Ω

(3)水吸收的熱量

Q吸＝cm(t-t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(50℃-14℃)＝1.512×105J

消耗的電能

W＝＝2.4×105J

加熱時間

t＝＝60s

答：(1)當(dāng)開關(guān)S置于2、3觸點時，水龍頭放出的水是熱水，求此時電路的總電流為18.2A；

(2)R1的電阻是220Ω；

(3)水龍頭流出1kg的熱水要加熱60s。