Question

【題目】如圖甲所示是某品牌飲水器的原理圖．飲水器的容器內(nèi)有密封絕緣的電熱絲R1和熱敏電阻Rx ， 只要水面到達(dá)如圖所示的位置，接觸開關(guān)S1就會(huì)導(dǎo)通．繼電器開關(guān)S2的作用是當(dāng)飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路．
（1）已知定值電阻R1和熱敏電阻Rx的電流隨電壓的變化曲線是如圖乙中A、B、C中的兩條．定值電阻R1的阻值是Ω，飲水器的正常加熱功率是W．
（2）為了使繼電器開關(guān)S2在飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，熱敏電阻Rx應(yīng)選擇如圖乙中的（選填“A，B，C”）．在使用過程中，發(fā)現(xiàn)飲水器內(nèi)的水實(shí)際加熱到90℃時(shí)，加熱電路就自動(dòng)切斷了，為了使水能在加熱至沸騰后加熱電路才自動(dòng)切斷，可將滑動(dòng)變阻R2的滑片向調(diào)節(jié)．
（3）已知該飲水器裝有10L水，當(dāng)只有飲水器接入電路中時(shí)，它將水從10攝氏度加熱到100攝氏度用時(shí)14分鐘，同時(shí)通過電能表觀察到飲水器消耗了1.1kWh的電能．該飲水器加熱過程中的實(shí)際功率是W；它的熱效率是（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

【答案】
（1）10；4840
（2）C；左
（3）4714.3；95.5%
【解析】解：（1）因?yàn)镽1是定值電阻，則通過R1的電流與它兩端電壓成正比，其I﹣U圖象為過原點(diǎn)的傾斜直線，由圖可知，B為定值電阻R1的電流隨電壓的變化曲線；由歐姆定律結(jié)合B圖象可得，R1的阻值：R1= = =10Ω，
飲水器的工作電路為R1的簡單電路，其正常加熱功率：P= = =4840W．（2）①為了使飲水器在水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，則應(yīng)使繼電器開關(guān)S2斷開，應(yīng)減弱電磁鐵的磁性，根據(jù)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素可知應(yīng)減小控制電路中的電流；
由歐姆定律可知此時(shí)熱敏電阻的阻值應(yīng)變大，即熱敏電阻Rx的阻值應(yīng)隨溫度升高而變大，而圖乙中C曲線反映了電阻的阻值隨溫度升高（電壓變大）而變大的特性，故選C．②若要飲水器內(nèi)的水加熱到90℃還能繼續(xù)加熱，即繼電器開關(guān)S2仍然是閉合的，需要增強(qiáng)電磁鐵的磁性，應(yīng)增大此時(shí)控制電路中的電流，由歐姆定律可知應(yīng)減小控制電路的總電阻，而溫度為90℃時(shí)熱敏電阻的阻值是一定的，所以應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器R2的阻值，即R2的滑片向左調(diào)節(jié)．（3）已知水的體積V=10L=0.01m3 ，
由ρ= 可得，水的質(zhì)量為：
m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg；
水吸收的熱量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣10℃）=3.78×106J；
飲水器消耗的電能：
W=1.1kWh=1.1×3.6×106J=3.96×106J，
該飲水器加熱過程中的實(shí)際功率：
P實(shí)= = ≈4714.3W；
則它的熱效率：
η= ═ ×100%≈95.5%．
所以答案是：（1）10；4840；（2）C；左；（3）4714.3；95.5%．