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小明家电热水器的简化电路图如图所示,S1是手动开关,置于热水器水箱外部;S2是温...

小明家电热水器的简化电路图如图所示,S1是手动开关,置于热水器水箱外部;S2是温控开关,置于热水器水箱内部,当水温低于40 ℃时自动闭合,达到40 ℃时自动断开;R1R2均为用来加热且阻值不变的电热丝.使用时,手动闭合开关S1,电热水器开始工作.电热水器部分参数如表所示.

   

(1)电热丝R1的阻值是多少?

(2)加热时流过电热丝R2的电流是多少?

(3)假设将初温20 ℃的一满箱水加热至设定温度用了50min,则电热水器的效率是多少?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),ρ=1.0×103 kg/m3]

 

(1)220Ω;(2)8A;(3)70.7%。 【解析】 (1)当只有S1 闭合时,R1 单独工作,用电器处于保温状态; 由P=U2/R可得:R1 =U2/P保温=(220V)2/220W=220Ω; (2)当两开关都处于闭合状态时,两电阻并联,处于加热状态, R2 的功率为P2 =P-P1 =1980W-220W=1760W, 由P=UI可得电热丝R2 的电流是:I2 =P2/U=1760W/220V=8A; (3)根据题意可知,Q=4.2×106 J, 由P=W/t可得消耗的电能:W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106 J 热水器的效率为:η=Q/W×100%=4.2×106J/5.94×106J×100%≈70.7%  
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