Question

【題目】如圖是某飲水器的原理圖．飲水器的容器內有密封絕緣的電熱絲R1和熱敏電阻Rx，只要水面到達如圖所示的位置，接觸開關S1就會導通，繼電器開關S2的作用是當飲水器內的水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路．

（1）已知電熱絲R1的阻值為12.1Ω，求飲水器的正常加熱功率．

（2）為了使繼電器開關S2在飲水器內的水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路，Rx必須選用阻值隨溫度升高而 的熱敏電阻．若想降低飲水器加熱的最高溫度，可將滑動變阻器R2的滑片向 調節．

（3）已知該飲水器容積為10L，當只有飲水器接入電路中時，它將水從20℃加熱到100℃用時16min，同時通過電能表觀察到飲水器消耗了1kWh的電能．試求該飲水器加熱過程中的熱效率．

Answer 1

【答案】（1）飲水器的正常加熱功率4000W．

（2）變大；右．

（3）該飲水器加熱過程中的熱效率93．3%．

【解析】試題分析：（1）飲水器的正常加熱功率P===4000W．

（2）如果希望水溫水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路，即水沸騰時，使繼電器開關S2斷開，停止加熱，則使繼電器開關S2斷開，應減弱電磁鐵的磁性，根據影響電磁鐵的磁性的因素可知應減小控制電路中電流，

根據歐姆定律可知此時熱敏電阻阻值變大，所以熱敏電阻Rx阻值應隨溫度升高而變大．

若想降低飲水器加熱的最高溫度，即控制電路中在飲水器里水的溫度較低時，就達到使繼電器開關S2斷開，停止加熱的目的；

由于使繼電器開關S2斷開的最小電流時一定的，則為了使控制電路中的總阻值提前達到S2斷開的最小電流熱應增大滑動變阻器R2的阻值，即的滑片向右調節．

（3）已知水的體積V=10L=0.01m3，

由ρ=得：水的質量為m=ρV=1×103kg/×0.01m3=10kg，

水吸收的熱量：

Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣20℃）=3.36×106J；

則效率η=×100%=×100%≈93.3%．