Question

如图所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图。电热水壶最多能装1L的水，有加热和保温两个档，定值电阻R₁的阻值为2156Ω，电热丝R₂的阻值为44Ω。
（1）开关S₁、S₂分别处于什么状态时，电热水壶处于加热状态？此时电热水壶的电功率是多少？
（2）在1标准大气压下将一壶30℃的水烧开需要5分钟。则烧开这壶水消耗的电能是多少？在这次烧水中，电能转化为热的效率是多少？

Answer 1

解：
（1）S₁、S₂都闭合时，电热水壶处于加热状态。 P=U²/R=（220V）²/44Ω=1100W；
（2）W=Pt=1100W×300s=3.3×10⁵J，W_总=3.3×10⁵J ，m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，W_有=Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/kg℃×1kg×（100℃-30℃）=2.94×10⁵J，η= W_有/ W_总=2.94×10⁵J/3.3×10⁵J=89%。