Question

【題目】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U 1 恒為6V．熱敏電阻R和高壓工作電路中的三只電阻R 1 、R 2 、R 3 均置于儲水箱中．已知R 1 ＝33Ω、R 2 ＝66Ω、R 3 ＝154Ω、U 2 ＝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．


（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．
（2）當電熱水器在加熱狀態下正常工作時，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4.2×10 3 J/（kg℃）】
（3）熱敏電阻中允許通過的最大電流I 0 ＝15mA，其熱敏電阻R隨溫度變化的規律如圖乙．為保護熱敏電阻R使低壓控制電路正常工作，保護電阻R 0 的阻值至少為多大

Answer 1

【答案】
（1）220,保溫
（2）4.62×106J,5.28×106J
（3）為使控制電路正常工作，當R達到最小值R最小=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．

由 得： ，

所以R0的最小阻值為R控-R最小=400Ω-200Ω=200Ω．

答：為使低壓控制電路正常工作，保護電阻R0的阻值至少為200Ω．

【解析】（1）由圖知：當銜鐵位于圖甲所示位置時，高壓工作電路中R2、R3串聯，所以總電阻為R總=R2+R3=66Ω+154Ω=220Ω；此時電路消耗的功率為 ；已知加熱功率為2200W＞220W，所以當銜鐵位于圖甲所示位置時，屬于保溫狀態；

（2）①水吸收的熱量為Q=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×50kg×20℃=4.2×106J．②由 得：熱水器消耗的電能為W=Pt=2200W×2400s=5.28×106J．電熱水器的熱效率為 ；

所以答案是：（1）220；保溫；（2）①4.2×106J；②79.5%；

【考點精析】掌握熱量的計算和歐姆定律及其應用是解答本題的根本，需要知道熱量的計算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c 是物體比熱，單位是：焦/(千克?℃)；m是質量；t0 是初始溫度；t 是后來的溫度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．