Question

【題目】如圖1為一恒溫水箱電路結構示意圖，包括控制電路和工作電路兩部分，控制電路：電源電壓恒為12V，R1為熱敏電阻（置于水箱中），阻值隨溫度變化的關系如圖2所示，R0為滑動變阻器，線圈電阻不計，線圈中電流大于0.2A時銜鐵被吸下；工作電路：R2為電熱器，上面標有“220V 1000W”的字樣，L1、L2為紅綠指示燈，其額定電壓均為220V，加熱時紅燈正常發(fā)光，綠燈不亮，停止加熱時綠燈正常發(fā)光，紅燈不亮．

（1）按要求連接好工作電路；

（2）為了使水箱內溫度保持在60℃（水溫低于60℃時電熱器工作，高于60℃時停止加熱），滑動變阻器接入電路阻值應為多少？

（3）水箱內裝有質量為6kg20℃的冷水，電熱器正常工作20min后自動停止加熱，求電熱器的加熱效率；

（4）為了使恒溫水箱內設定的溫度降低一些，請你想出兩種辦法？

Answer 1

【答案】（1）如圖

（2）滑動變阻器接入電路阻值應為28Ω；

（3）電熱器的加熱效率為84%；

（4）方案一：將滑動變阻器R0接入電路的阻值調大一些；

方案二：換電源，降低電源電壓

【解析】

試題分析：（1）當動觸點與上方靜觸點接觸時，電路為綠燈的基本電路；當動觸點與下方靜觸點接觸時，電路為R2與紅燈的并聯(lián)電路；如下圖所示：

（2）根據(jù)圖2示可知，當溫度為60℃時，熱敏電阻R1的阻值為32Ω；

由I=可知，當電路電流為0.2A時，控制電路的總電阻：R===60Ω；

因為R1與R0串聯(lián)，所以R0接入電路的阻值：R0=R﹣R1=60Ω﹣32Ω=28Ω；

（3）水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×6kg×（60℃﹣20℃）=1.008×106J；

電流做的功：W=Pt=1000W×20×60s=1.2×106J；

電熱器的加熱效率：η=×100%=×100%=84%；

（4）從圖乙可知，要降低恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻R1的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為0.2A，根據(jù)歐姆定律I=可知，應增大滑動變阻器R0接入電路的阻值或減小電源電壓．

故方案一：將滑動變阻器R0接入電路的阻值調大一些；

方案二：換電源，降低電源電壓．