一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如表所示，其测温系统可以简化为如图a所示的电路，电源电压为9V恒定电源，R1为4Ω定值电阻，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图b所示。
| 额定功率 | |
| 额定电压 | 220V |
| 水箱容积 | 60L |
| 建议使用人数 | 3～4 |
（1）为估算电热水器的额定功率，关闭其它用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图c所示，转动了150转，消耗电能 kW•h，则该电热水器的额定功率是 W。
（2）若已装满水的水箱温度显示75℃时突然停电，但不停水。现有4人要洗浴，正值秋冬季节，需用40℃热水洗浴，通过控水系统将10℃冷水和水箱中热水进行调配，请问每人平均用水量是多少L？（不计热损失）
（3）控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少？
【收录时间】
2019-07-13
【知识点】
电功率单元测试
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解：
（1）“3000R/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，
则电能表的转盘转150转，电热水器消耗的电能：
W＝
＝0.05kW•h。
电热水器的额定功率：
P═
＝
＝3kW＝3000W；
（2）由ρ＝
可得，水箱内热水的质量：m热水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×60×10﹣3m3＝60kg，
设需要加入冷水的质量为m冷，
则达到热平衡时（即水温最终为40℃），热水放出的热量等于冷水吸收的热量，
即：cm热水△t1＝cm冷水△t2，
化简得：m热水△t1＝m冷水△t2，
代入数据有：60kg×（75℃﹣40℃）＝m冷水（40℃﹣10℃），
解得m冷水＝70kg，
因原来水箱中有热水60kg，则此时水的总质量：m总＝m热水+m冷水＝60kg+70kg＝130kg，
共4人要洗浴，则每人需要水的质量：m′＝
＝
＝32.5kg，
由ρ＝可得，每人需要水的体积：V′＝
＝
＝32.5×10﹣3m3＝32.5L；
（3）由图a可知，R1与R2串联，电压表测定值电阻R1的电压，
已知电源电压U＝9V，控温系统某时刻电压表示数为4V，即R1两端电压U1＝4V，
则R2两端电压：U2＝U﹣U1＝9V﹣4V＝5V，
已知R1＝4Ω，由I＝
可得，流经R1的电流：I1＝
＝
＝1A，
串联电路中电流处处相等，则I＝I1＝I2＝1A，
由I＝可得R2的电阻值：R2＝
＝
＝5Ω，
R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图b所示，其图象为一次函数，
设其关系为R2＝kt+b，
由图象可知，当温度t＝0℃时，R2＝8Ω；当温度t′＝80℃时，R2′＝4Ω，
则有：8Ω＝k×0℃+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
4Ω＝k×80℃+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解得k＝﹣
，b＝8，
所以R2＝﹣t+8，
将R2＝5Ω代入R2＝﹣t+8可得，t＝60℃，
即此时水箱中水温是60℃。
故：（1）0.05；3000；
（2）每人平均用水量是32.5L；
（3）此时水箱中水温是60℃。
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2019-07-13
计算题
中等
陈国晶