Question

（8分）下圖甲為某電熱水器的原理圖（其銘牌如下表），其中低壓控制電路中的電磁鐵線圈電阻不計，R為熱敏電阻，電源電壓U1恒為6V．熱敏電阻R和高壓工作電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲水箱中．已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V．當電磁鐵線圈中的電流I<10mA時，繼電器上方觸點和觸點c接通；當電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點和觸點a、b接通．

儲水箱額定水量	55kg
額定電壓	220V
加熱功率	2200W

（1）當銜鐵位于圖甲所示位置時，高壓工作電路中的總電阻為 Ω，此時電路處于 （選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)．

（2）當電熱水器在加熱狀態(tài)下正常工作時，給滿水箱中的水加熱，使其從25℃升高到45℃，需用時50min.求此加熱過程中：

①水吸收的熱量；

②電熱水器的加熱效率．【水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）】

（3）熱敏電阻中允許通過的最大電流I0＝15mA，其熱敏電阻R隨溫度變化的規(guī)律如圖乙．為保護熱敏電阻R使低壓控制電路正常工作，保護電阻R0的阻值至少為多大?

 

Answer 1

（1）220 保溫

（2）①Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×55kg×（45℃-25℃）=4.62×106J

② W=Pt=2200W×3000s=6.6×106J

（3）為保護熱敏電阻R使低壓控制電路正常工作，當R達到最小值200Ω時，控制電路中的電流不超過最大值I0＝15mA，此時R0取最小值。

R0=R總-R=400Ω-200Ω=200Ω

【解析】

試題分析：（1）當銜鐵位于圖甲所示位置時，高壓工作電路中R2＝66Ω與R3＝154Ω串聯(lián)接入電路，總電阻為R= R2+ R3=66Ω+154Ω=220Ω，此時接入電路中總電阻最大，故電路處于保溫狀態(tài)。（2）由題意知：水的比熱容c=4.2×103J/（kg?℃），質(zhì)量m=55kg，升高的溫度Δt=45℃-25℃=20℃，加熱狀態(tài)時的功率P=2200W，時間t=50min=3000s，則①水吸收的熱量Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×55kg×20℃=4.62×106J；②消耗的電能W=Pt=2200W×3000s=6.6×106J加熱效率。

（3）由題意知：為保護熱敏電阻R使低壓控制電路正常工作，當R達到最小值R=200Ω時，控制電路中的電流不超過最大值I0＝15mA，此時R0取最小值，則，R0=R總-R=400Ω-200Ω=200Ω。

考點：電路的綜合分析與計算