如图甲所示为韩式电火锅，图乙是它的电路原理图，通过档位开关S可以实现高、中、低三挡的转换．已知电阻R2=60.5Ω，高温档功率为2400W，其热效率为80%．请回答下列问题：（1）档位开关S

Question

如图甲所示为韩式电火锅，图乙是它的电路原理图，通过档位开关S可以实现高、中、低三挡的转换．已知电阻R₂=60.5Ω，高温档功率为2400W，其热效率为80%．请回答下列问题：

（1）档位开关S放在___位置时是低温档？（选填“1、2”、“2、3”或“3、4”）．
（2）如果火锅内装有4kg初温为20℃的水，在高温档下（1标准大气压）烧开这些水所需要的时间是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）电路中的电阻R₁的阻值为多少？

Answer 1

（1）档位开关S放在3、4时为低温档，因为此时电阻最大，电流最小，电功率最小；
（2）水吸收的热量Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³kg/m³×4kg×（100℃-20℃）=1.344×10⁶J，
由η=(Q吸)/(W)可得：
W=(Q吸)/(η)=(1.344×106J)/(80%)=1.68×10⁶J，
由P=(W)/(t)可得烧开这些水所需要的时间：
t=(W)/(P)=(1.68×106J)/(2400W)=700s，
（3）P₂=(U2)/(R2)=((220V)2)/(60.5Ω)=800W，
P₁=P_高-P₂=2400W-800W=1600，
则由P=(U2)/(R)可得：
R₁=(U2)/(P1)=((220V)2)/(1600W)=30.25Ω．
答：（1）3、4．
（2）烧开这些水所需要的时间是700s；
（3）电路中的电阻R₁的阻值为30.25Ω．