如图甲、乙、丙所示的是一种电热水器的铭牌、剖面结构示意图和内部简单电路图，R1、R2均为电热丝．求：（1）当该热水器装满20℃的水时，1标准大气压下把水烧开，需要吸收多少热量？

Question

如图甲、乙、丙所示的是一种电热水器的铭牌、剖面结构示意图和内部简单电路图，R₁、R₂均为电热丝．求：
（1）当该热水器装满20℃的水时，1标准大气压下把水烧开，需要吸收多少热量？
（2）电热水器中电阻R₂的阻值为多大？
（3）如果在用电高峰期，电热水器工作的实际电压只有198V，此电热水器加热时的实际功率为多大？（不计温度对电阻的影响）

Answer 1

（1）根据ρ=(m)/(V)可得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×15×10^-3m³=15kg，
水吸收的热量：
Q_吸=cm_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×15kg×（100℃-20℃）=5.04×10⁶J；
（2）电热水器加热状态时，电路中为R₁的简单电路，
由P=(U2)/(R)可得，R₁的阻值：
R₁=(U2)/(P加热)=((220V)2)/(2000W)=24.2Ω，
电热水器处于保温状态时，两电阻串联，
电路中的总电阻：
R=(U2)/(P保温)=((220V)2)/(40W)=1210Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴R₂的阻值：
R₂=R-R₁=1210Ω-24.2Ω=1185.8Ω；
（3）电热水器工作的实际电压只有198V时，电热水器加热时的实际功率：
P_加热′=(U2实)/(R1)=((198V)2)/(24.2Ω)=1620W．
答：（1）当该热水器装满20℃的水时，1标准大气压下把水烧开，需要吸收5.04×10⁶J的热量
（2）电热水器中电阻R₂的阻值为1185.8Ω；
（3）如果在用电高峰期，电热水器工作的实际电压只有198V，此电热水器加热时的实际功率为1620W．