5. (2024·江岸联考)如图甲所示是一款电动上水电热水壶,具有加水、加热、保温等功能,部分参数如表格所示,其简化电路如图乙所示。S为电源开关,$S_{1}$为上水开关,$S_{2}$为加热开关,$S_{3}$为壶底温控开关,$R_{1}$为限流电阻,$R_{2}和R_{3}$为电热丝,阻值均不受温度影响。使用时,先闭合S和$S_{1}$,电热水壶处于加水状态,水泵M两端的电压为10V,水泵M将水注入到电热水壶中;当水位到达指定位置后,断开$S_{1}$,闭合$S_{2}$、$S_{3}$,电热水壶处于加热状态;当水加热至沸腾(水的沸点为$100^{\circ }C$),$S_{3}$自动断开,电热水壶处于保温状态。

(1)电热水壶处于加水状态时,限流电阻$R_{1}$两端的电压是______V,通过水泵M的电流是______A。
(2)$R_{2}$、$R_{3}$的阻值分别是多少?
(3)某次使用该电热水壶时,水泵M将$10^{\circ }C$的水注入水壶到最大水位并加热至沸腾,若水 壶在加热状态时将电能转化为水的内能的效率为90%,则在本次使用过程中,电热水壶共消耗多少电能? [$ρ_{水}= 1×10^{3}kg/m^{3}$,$c_{水}= 4.2×10^{3}J/(kg\cdot ^{\circ }C)$]

解: (1) 210 0.2
(2) $ R_{2} = \frac{U^{2}}{P_{保温}} = \frac{(220\ \text{V})^{2}}{40\ \text{W}} = 1210\ \Omega $，
$ P_{3} = P_{加热} - P_{保温} = 1250\ \text{W} - 40\ \text{W} = 1210\ \text{W} $，
$ R_{3} = \frac{U^{2}}{P_{3}} = \frac{(220\ \text{V})^{2}}{1210\ \text{W}} = 40\ \Omega $；
(3) $ t_{1} = 10\ \text{s} $，$ I = I_{M} = \frac{P_{M}}{U_{M}} = \frac{2\ \text{W}}{10\ \text{V}} = 0.2\ \text{A} $，
$ W_{注水} = UIt_{1} = 220\ \text{V} \times 0.2\ \text{A} \times 10\ \text{s} = 440\ \text{J} $，
$ V = 1.5\ \text{L} = 1.5\ \text{dm}^{3} = 1.5 \times 10^{-3}\ \text{m}^{3} $，
$ m = \rho V = 1.0 \times 10^{3}\ \text{kg/m}^{3} \times 1.5 \times 10^{-3}\ \text{m}^{3} = 1.5\ \text{kg} $，
$ Q_{吸} = cm(t - t_{0}) = 4.2 \times 10^{3}\ \text{J/(kg·℃)} \times 1.5\ \text{kg} \times (100\ \text{℃} - 10\ \text{℃}) = 5.67 \times 10^{5}\ \text{J} $，
$ W_{加热} = \frac{Q_{吸}}{\eta} = \frac{5.67 \times 10^{5}\ \text{J}}{90\%} = 6.3 \times 10^{5}\ \text{J} $，
$ W = W_{注水} + W_{加热} = 440\ \text{J} + 6.3 \times 10^{5}\ \text{J} = 630440\ \text{J} $。