如图甲家庭厨房用的“小厨宝”电热水器，储水容积为5L，其工作原理电路图如图乙所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当它处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自

Question

如图甲家庭厨房用的“小厨宝”电热水器，储水容积为5L，其工作原理电路图如图乙所示，其中S是一个温控开关，R₁为电加热管，当它处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一位置使之处于保温状态．请回答下列问题：

（1）当温控开关S切换到开关___（选填“1”或“2”）时，“小厨宝”电热水器处于加热状态；
（2）若“小厨宝”加热时加热管的功率为1000W，而保温时加热管的功率为88W，求电阻R₂的阻值（不考虑温度对阻值的影响）．
（3）若将储水箱中5L的水从初温20℃加热到50℃，加热管的热效率为90%，试计算出加热需要多少时间？【水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）】

Answer 1

（1）S接2时，电功率最小，饮水机处于保温状态，
S接1时，电功率最大，饮水机处于加热状态．
（2）加热时：加热管的电功率P₁=1000W，由P=UI，I=(U)/(R)可得：
电阻R₁=(U2)/(P1)=((220V)2)/(1000W)=48.4Ω，
保温时，加热管的电功率P₂=88W；
此时的总电阻R=(U2)/(P2)=((220V)2)/(88W)=550Ω，
根据串联电路电阻的特点：
R₂=R-R₁=550Ω-48.4Ω=501.6Ω；
（3）由ρ=(m)/(V)可得，5L水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-3m³=5kg，
5L水从初温20℃加热到50℃吸收的热量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg•℃）×5kg×（50℃-20℃）=6.3×10⁵J
加热管的热效率为90%，根据η=(Q吸)/(Q管)×100%，则电热管需要放出的热量：
Q_放=(Q吸)/(η)=(6.3×105J)/(90%)=7×10⁵J；
加热时加热管的功率为1000W，由P=(W)/(t)可得，加热的时间为：
t=(Q放)/(P1)=(7×105J)/(1000W)=700s．
答：（1）1；
（2）电阻R₂的阻值为501.6Ω；
（3）加热需要700s时间．