Question

【題目】某家用電熱水器，其工作模式和相關參數如下表。如圖為電熱水器的原理圖，包括工作電路和控制電路兩部分，通過電磁繼電器自動控制電熱水器實現加熱狀態和保溫狀態的檔位變換。R0、R1為電熱絲，R2為滑動變阻器，R為熱敏電阻（置于電熱水器內），其阻值隨溫度的升高而減小。紅燈、綠燈是電熱水器工作時的指示燈，忽略指示燈對電路的影響。

型號	LWI.Z20-19
電源	AD220V 50Hz
加熱功率	800W
保溫功率	40W
水容量	1.0L

（1）分析說明當綠燈亮時，電熱水器處于保溫狀態還是加熱狀態？

（2）工作時，若要提高電熱水器的保溫溫度，如何調節保護電阻R2的滑片？

（3）R1工作時的電阻是多大？

（4）電熱水器處于加熱狀態時，工作4.2min，可使1L水的溫度升高40℃。則該電熱水器的效率是多少？[。計算結果保留一位小數]

Answer 1

【答案】（1）保溫狀態；（2）滑片P向b端適當移動；（3）1149.5Ω；（4）83.3%

【解析】

（1）．綠燈亮時，工作電路中R0和R1串聯，電路的總電阻最大，由可知，電路消耗的電功率最小，電熱水器處于保溫狀態；

（2）．當溫度升高時，由熱敏電阻R的阻值隨溫度的升高而減小可知，R的阻值減小，控制電路的總電阻減小，電磁鐵的磁性變強，銜鐵與下觸點接觸，電熱水器處于保溫狀態，所以，要提高電熱水器的保溫溫度，就應減小控制電路的電流，增大滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片b端移動；

（3）．紅燈亮時，工作電路為R0的簡單電路，電路的總電阻最小，總功率最大，電熱水器處于加熱狀態，R0的阻值：

R0==60.5Ω，

當綠燈亮時，工作電路中R0和R1串聯，電熱水器的功率最小，處于保溫狀態，此時電路的總電阻：

R==1210Ω，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R1工作時的電阻：

R1=R-R0=1210Ω-60.5Ω=1149.5Ω；

（4）．水的體積：V=1L=1dm3=0.001m3，

水的質量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg，

水吸收的熱量：

Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg℃）×1kg×40℃=1.68×105J，

消耗的電能：

W=P加熱t=800W×4.2×60s=2.016×105J，

該電熱水器的效率：

η=≈83.3%。

答：（1）．當綠燈亮時，電熱水器處于保溫狀態；

（2）．工作時若要提高電熱水器的保溫溫度，保護電阻R2的滑片向b端移動；

（3）．R1工作時的電阻是1149.5Ω；

（4）．該電熱水器的效率是83.3%。