某热水器晴天享有太阳能.阴天可用电加热.如图是该热水器电路图.发热管R1.标有“220V.5A 字样.当热水器为加热状态时.电热管正常工作.给水箱里的水加热.当热水器为保温状态时.保温总功率为110W．(1)电热水器在加热状态时.开关S应与哪个触点连接?加热21min.发热管R1消耗的电能为多少J?(2)若上题消耗的电能全部被水吸收.则可让50kg水的温� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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某热水器晴天享有太阳能，阴天可用电加热，如图是该热水器电路图，发热管R₁，标有“220V，5A”字样，当热水器为加热状态时，电热管正常工作，给水箱里的水加热，当热水器为保温状态时，保温总功率为110W．
（1）电热水器在加热状态时，开关S应与哪个触点连接？加热21min，发热管R₁消耗的电能为多少J？
（2）若上题消耗的电能全部被水吸收，则可让50kg水的温度升高多少？[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）保温时发热管R₁的实际功率是多少？

分析（1）根据电功的计算公式W=UIt可求出加热21min，发热管R₁消耗的电能；
（2）消耗的电能全部被水吸收，则W=Q，根据Q=mc△t可求出50kg水的升高的温度；
（3）根据保温时热水器的状态分析R₁的实际功率．

解答解：（1）电热水器在加热状态时，发热管R₁正常工作，因此开关S应与触点2连接；
加热21min，发热管R₁消耗的电能为：W=UIt=220V×5A×21×60s=1.386×10⁶J；
（2）上题消耗的电能全部被水吸收，则W=Q_吸=mc△t，
△t=$\frac{W}{mc}$=$\frac{1.386×1{0}^{6}J}{50kg×4.2×1{0}^{3}J/（kg•°C）}$=6.6℃；
（3）保温时，开关S应与触点3连接，此时R₁与R₀串联，
由I=$\frac{U}{R}$可求出R₁的电阻为：R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω，
由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知电路的总电阻：R_总=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保}}$=$\frac{（220V）^{2}}{110W}$=440Ω，
则R₁消耗的实际功率为：P_实=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{总}}×P$=$\frac{44Ω}{440Ω}$×100W=11W．
答：（1）电热水器在加热状态时，开关S应与触点2连接；加热21min，发热管R₁消耗的电能为1.886×10⁶J；
（2）水升高的温度为6.6℃；
（3）保温时，R₁消耗的实际功率为11W．

点评本题考查了学生对电功计算公式、吸热公式Q_吸=cm△t的掌握和运用，因条件已给出，难度不大．

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