Question

无水箱式电热水器具有体积小、加热快的优点，图甲是它的工作原理图．

（1）温控器：水温传感器测量到出水温度并将信息传给微电脑芯片，微电脑芯片将测量到的水温和预先设定的温度进行比较，然后即时控制温控器内的两个开关的状态，从而让喷头喷出预先设定温度的热水．请在图乙虚线框中补齐温控器内的两个开关．

（2）水压控制开关：当热水器内没有水或水压过低时，图丙所示的水压控制开关能确保电热水器停止工作．图中顶杆必须具有很好的______________________________性才能防止漏电．

（3）家庭电路中该电热水器在正常电压下工作，当喷头喷出水的流量为4.5L/min时，5℃的冷水经过加热后温度最高可达38℃，已知通过电热水器的电流为52.5A，则该电热水器的加热效率多少？如果此时还要进一步提高水温，应该怎样调节冷水的流量的大小？

Answer 1

 （1）由甲图可知，温控器控制两个电热丝的通断，微电脑芯片通过比较测量到的水温和预先设定的温度确定两电热丝的工作，当水温较低时两个电热丝均工作，水温较高时让其中的一个电热丝工作即可，水温高时两电热丝均不工作，据此可知两开关并联；

（2）由图丙可知，顶杆与弹性金属薄片和开关接触，为防止漏电应具有很好的绝缘性；

（3）设加热时间为1min，根据水的流量可知加热水的体积，根据ρ=求加热水的质量，利用Q_吸=cm（t﹣t₀）求出水吸收的热量，利用W=UIt求出消耗的电能，再根据η=×100%求出加热效率；水吸收的热量一定，要提高水温，应减小加热水的质量，据此进行解答．

解答： 解：（1）经分析可知，两电热丝可以独立工作，且各有一个开关控制，故温控器内的两个开关如下图方式连接：

（2）为防止漏电，水压控制开关的顶杆必须具有很好的绝缘性；

（3）设加热时间t=1min，则加热水的体积：

V=4.5L=4.5dm³=4.5×10^﹣3m³，

由ρ=可得，加热水的质量：

m=ρV=1.0×10³kg/m³×4.5×10^﹣3m³=4.5kg，

水吸收的热量：

Q_吸=cm（t﹣t₀）

=4.2×10³J/（kg•℃）×4.5kg×（38℃﹣5℃）

=6.237×10⁵J，

消耗的电能：

W=UIt=220V×52.5A×60s=6.93×10⁵J，

则加热效率：

η=×100%=×100%=90%，

每分钟消耗的电能一定，即水吸收的热量一定，要提高水温，应减小加热水的质量，即减小进入热水器的冷水的流量．

答：（1）如上图所示；

（2）绝缘；

（3）该电热水器的加热效率为90%；进一步提高水温的可行措施：调小进入热水器的冷水的流量．