Question

3．如圖甲所示是我市某家用電輔熱式平板太陽能熱水器，其電加熱的額定功率為1200W．圖乙是其儲(chǔ)水箱水位探測顯示電路原理圖，其中電源電壓為24V，A為水位指示表（由量程為0-0.6A 電流表改成），R₀阻值為10Ω，Rx為壓敏電阻，其阻值與其受到的壓強(qiáng)的關(guān)系如圖丙所示．

（1）熱水器正常工作時(shí)，電熱絲電阻多大？（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（2）陰雨天，將儲(chǔ)水箱中30kg、30℃的水加熱到50℃，正常通電要多長時(shí)間？（設(shè)電熱絲發(fā)熱的90%被水箱中的水吸收）
（3）當(dāng)水位指示表指示儲(chǔ)水箱水深為0.2m 時(shí)，探測電路中的電流多大？

Answer 1

分析 （1）已知電加熱的額定功率，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出電阻；
（2）先利用水的吸熱公式求出水吸收的熱量，再利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時(shí)間；
（3）當(dāng)水位指示表指示儲(chǔ)水箱深為0.2m，由圖象讀出壓敏電阻，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和和歐姆定律計(jì)算此時(shí)的電流．

解答 解：
（1）由題可知，電加熱器的額定功率為1200W，電壓U=220V，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，
電熱絲電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1200W}$≈40.3Ω；
（2）由P=$\frac{W}{t}$，Q=c_水m△t，由90%W=Q得，90%Pt=c_水m△t
則t=$\frac{{c}_{水}m△t}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×30kg×（50℃-20℃）}{1200W×90%}$=3500s
（3）由圖可知，當(dāng)h=0.2m時(shí)，
p=ρgh=1.0×10³kg/m^3：×10N/kg×0.2m=2000Pa，
由圖象可得壓強(qiáng)2000Pa時(shí)R_x=150Ω，
探測顯示電路中的電流為$I=\frac{U}{{{R_x}+{R_0}}}=\frac{24V}{150Ω+10Ω}=0.15A$．
答：（1）熱水器正常工作時(shí)，電熱絲電阻為40.3Ω；
（2）正常通電要3500s；
（3）當(dāng)水位指示表指示儲(chǔ)水箱水深為0.2m時(shí)，探測電路中的電流為0.15A．

點(diǎn)評 本題是電和熱的綜合題，考查了電路中的相關(guān)知識(shí)，對學(xué)生的審題能力、圖象分析和計(jì)算能力等要求較高，難度較大．