Question

【題目】某興趣小組設計了一種智能化的電熱水器，如圖所示，它主要由工作電路和控制電路兩部分組成，工作電路可以在保溫和加熱兩檔之間切換，當磁控開關L線圈中的電流等于或大于20mA時，磁控開關L的簧片吸合（簧片與線圈電阻不計），當線圈中的電流小于20mA時簧片斷開，光敏電阻R隨光照強度E（表示光照射強弱的物理量，單位是坎德拉，符合cd）變化的關系如下表所示，當開關S閉合時：

（1）若控制電路中R0=82Ω，U2=2V，當光強E達到多少時，控開關的簧片恰好吸合___？

（2）當線圈中的電流等于20mA時，工作電路處于何種檔位___？將質量為2kg的水由50℃加熱至100℃需吸收多少熱量___？

（3）若工作電路在加熱和保溫兩種狀態時R1的功率之比為25：9，求R1與R2的比值__．

Answer 1

【答案】 1cd 加熱 4.2×105J 3：2

【解析】(1)因當磁控開關L線圈中的電流等于或大于20mA時,磁控開關L的簧片吸合(簧片與線圈電阻不計),根據歐姆定律I，電路的總電阻：R串聯100Ω，因R0＝82Ω，由電阻的串聯，光敏電阻：R＝R串聯R0＝100Ω82Ω＝18Ω，由表中數據可知，此時光強E達到1cd；(2)由題意,當線圈中的電流等于20mA時,磁控開關L的簧片吸合,因不計簧片與線圈電阻,R2短路,電路只有R1；當磁控開關L的簧片斷開時,R2與R1串聯，由串聯的電阻規律此時電路的總電阻變大，根據P＝UI，因電源電壓不變，故此時工作電路的功率較大，處于加熱檔位；將質量為2kg的水由50℃加熱至100℃需吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J(/kgC)×2kg×(100C50C)＝4.2×105J， (3)由(2)知,電路只有R1時為加熱狀態，兩電阻串聯時為保溫狀態，根據：P＝UI, 對R1而言，兩種狀態下的功率與電壓的平方成正比，即：P1加:P1保＝U21加:U21保，即： , ① 在保溫電路中，由串聯電路電壓的規律有：U1保U 2保＝U-----②，將②代入①有： 整理有： ，在保溫電路中，根據分壓原理： 即：