（2013•扬州模拟）如图所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图．电热水壶最多能装1L的水，有加热和保温两个档，定值电阻R1的阻值为2156Ω，电热丝R2的阻值为44Ω．（1）开关S1、S2

Question

（2013•扬州模拟）如图所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图．电热水壶最多能装1L的水，有加热和保温两个档，定值电阻R₁的阻值为2156Ω，电热丝R₂的阻值为44Ω．
（1）开关S₁、S₂分别处于什么状态时，电热水壶处于加热状态？此时电热水壶的电功率是多少？
（2）在1标准大气压下将一壶30℃的水烧开需要5分钟．则烧开这壶水消耗的电能是多少？在这次烧水中，电能转化为热的效率是多少？

Answer 1

（1）当开关S₁、S₂都闭合时，只有R₂工作，电路电阻最小，功率最大，
所以此时电热水壶处于加热状态；
此时电热水壶的电功率为P_加热=(U2)/(R2)=((220V)2)/(44Ω)=1100W．
（2）烧开这壶水消耗的电能为W=Pt=1100W×300S=3.3×10⁵J，
水的质量为m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
吸收的热量为Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（100℃-30℃）=2.94×10⁵J
电能转化为热的效率为η=(Q吸)/(W)=(2.94×105J)/(3.3×105J)≈89%．
答：（1）S₁、S₂都闭合时电热水壶处于加热状态；电热水壶的加热功率为1100W；
（2）烧开这壶水消耗的电能为3.3×10⁵J；电能转化为热的效率约为89%．