Question

14．家用無(wú)水箱式電熱水器具有體積小、加熱快的優(yōu)點(diǎn)，如圖是它的工作原理圖．
（1）為了讓噴頭噴出設(shè)定溫度的熱水，溫控器需要即時(shí)控制其內(nèi)部?jī)蓚�(gè)開關(guān)的狀態(tài)，溫控器內(nèi)控制水溫的兩個(gè)開關(guān)應(yīng)該并（填“串”或“并”）聯(lián)；某設(shè)定溫度下，如果進(jìn)水量減少，則電熱功率自動(dòng)減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）
（2）某次電熱水器正常工作時(shí)，噴頭處水的流量為4.2L/min時(shí)，水溫為40℃，若進(jìn)水的水溫為5℃，則10min內(nèi)，水吸收了多少熱量？[水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）若電熱水器工作時(shí)，1min內(nèi)水吸收的熱量為261360J，熱效率為90%，求電熱水器工作時(shí)的電阻多大？

Answer 1

分析 （1）由圖可知，兩個(gè)電熱絲并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的用電器工作特點(diǎn)可知兩個(gè)電熱絲需要可以單獨(dú)工作，據(jù)此可知兩開關(guān)并聯(lián)；根據(jù)W=Pt即可判斷；
（2）加熱時(shí)間為10min，根據(jù)水的流量可知加熱水的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求加熱水的質(zhì)量，利用Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電熱水器的消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱功率；利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求熱水器工作時(shí)的電阻．

解答 解：（1）經(jīng)分析可知，兩電熱絲可以獨(dú)立工作，且各有一個(gè)開關(guān)控制，故溫控器內(nèi)的兩個(gè)開關(guān)并聯(lián)；
某設(shè)定溫度下，如果進(jìn)水量減少，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）可知單位時(shí)間里需要吸收的熱量減小，即電功率應(yīng)自動(dòng)減�。�
（2）若加熱時(shí)間t=10min，則加熱水的體積：
V=4.5L/min×10min=45L=45dm³=0.045m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，加熱水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.045m³=45kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×45kg×（40℃-5℃）
=6.615×10⁶J；
（3）根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%得：
1min消耗的電能W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{261360J}{90%}$=290400J，
則加熱功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{290400J}{60s}$=4840W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
熱水器工作時(shí)的電阻R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{4840W}$=10Ω．
答：（1）并；減小；
（2）10min內(nèi)，水吸收了6.615×10⁶J的熱量；
（3）電熱水器工作時(shí)的電阻為10Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了開關(guān)電路圖的設(shè)計(jì)、熱量和電功與熱量的綜合計(jì)算，明白設(shè)定的溫度的意義，這是對(duì)我們理解能力的考驗(yàn)．