一种电热水龙头俗称“小厨宝”，通常安装在厨房里以便提供热水，如图是它的实物图和内部电路图．旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制水龙头流出的水为冷水、温水

Question

一种电热水龙头俗称“小厨宝”，通常安装在厨房里以便提供热水，如图是它的实物图和内部电路图．旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制水龙头流出的水为冷水、温水或热水．已知R₁、R₂是电阻丝，其中R₂=44Ω，温水档的电功率是880W[水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃）]．试回答或求解下列问题：

（1）当S旋到位置1时，水龙头流出___水；当S旋到位置3时，水龙头流出___水．（选填“冷”、“温”或“热”）
（2）当S旋到位置2时，小厨宝正常工作30s将0.5kg的水从20℃加热到50℃，水吸收了多少热量？
（3）电热丝R₁的阻值是多少？
（4）当S旋到热水档时，小厨宝正常工作60s消耗的电能是多少？

Answer 1

（1）当开关处于位置1时，处于开路，放出的是冷水；当开关处于位置2时，只有电阻R₁接入电路，电路电阻最大，由P=(U2)/(R)可知，此时功率最小，可见此时放出的是温水；当开关处于位置3时，电阻R₁和R₂并联接入电路，电路电阻最变小，由P=(U2)/(R)可知，此时功率最大，所以此时放出的是热水；
（2）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（50℃-20℃）=6.3×10⁴J；
（3）已知温水功率P_温水=880W，
由P=(U2)/(R)可得：
R₁=(U2)/(P温水)=((220V)2)/(880W)=55Ω；
（4）当开关处于位置3时，电阻R₁和R₂并联接入电路，R_并=(R1R2)/(R1+R2)=(55Ω×44Ω)/(55Ω+44Ω)=(220)/(9)Ω，
W=(U2)/(R)t=(U2)/(R并)t=((220V)2)/((220)/(9)Ω)×60s=118800J．
故答案为：（1）冷；热；
（2）当S旋到位置2时，小厨宝正常工作30s将0.5kg的水从20℃加热到50℃，水吸收了6.3×10⁴J的热量；
（3）电热丝R₁的阻值是55Ω；
（4）当S旋到热水档时，小厨宝正常工作60s消耗的电能是118800J．