Question

某种电热水器，其电路图如下，R₁为发热板，R₂为保温电阻，S₁是温控开关．当电热水器处于加热状态时，水被加热，达到设定温度时，S₁自动断开，热水器处于保温状态．已知电阻R₁=50Ω，R₂=450Ω．求：
（1）热水器内装有质量为2kg的水，当水的温度从20℃升高到40℃时，这些水吸收的热量是多少？
（2）当电热水器处于加热状态时，电路中的电流是多大？
（3）当热水器处于保温状态时，R₁电功率为多少？

Answer

（1）由热量公式可以求出水所吸收的热量．
（2）当温控开关闭合时，只有电阻R1接入电路，处于加热状态，由欧姆定律可以求出电路电流．
（3）温控开关断开时处于保温状态，由欧姆定律求出电路电流，由功率公式求出R1的电功率．
【解析】
（1）水所吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃-20℃）=1.68×105J；
（2）由电路图可知，当开关S与S1都闭合时，处于加热状态，
此时只有电阻R1接入电路，电路电流I===4.4A；
（3）由电路图可知，当开关S闭合、S1断开时，热水器处于保温状态，
此时电路电流I′===0.44A，
R1的电功率P1=I′2R1=（0.44A）2×50Ω=9.68W；
答：（1）当水的温度从20℃升高到40℃时，这些水吸收的热量是1.68×105J．
（2）当电热水器处于加热状态时，电路中的电流是4.4A．
（3）当热水器处于保温状态时，R1电功率为9.68W．