Question

【題目】如圖1所示為小穎同學(xué)設(shè)計的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱保溫功能，圖1中電磁繼電器（線圈電阻不計）熱敏電阻R、保護(hù)電阻R0、電壓恒為6V的電源U1、導(dǎo)線等組成控制電路。當(dāng)電磁鐵線圈中的電流I<10mA時，繼電器上方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)c接通；當(dāng)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(diǎn)a、b接通；熱敏電阻中允許通過的最大電流I0=20mA，其電阻R隨溫度變化的規(guī)律如圖2所示，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲水箱中，已知R1=4Ω、R2=88Ω、R3=121Ω、U2=220V，則：

圖1 圖2

(1)電磁繼電器實質(zhì)上是由__________控制的開關(guān)；為使控制電路正常工作，保護(hù)電阻R0的阻值至少為________Ω；

(2)若R0為200Ω，求銜鐵剛好被吸下時儲水箱中水溫是多少____ ？

(3)電熱水器加熱功率是多少______？

(4)已知該熱水器的加熱效率為80%，則在加熱狀態(tài)下10分鐘能將多少千克的水從20℃加熱到50℃？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）________。

Answer 1

【答案】電磁鐵 100Ω 60℃ 12650W 48.19

【解析】

(1)[1]當(dāng)線圈通電時，鐵芯被磁化產(chǎn)生足夠的電磁力，故電磁繼電器的實質(zhì)是由磁鐵控制的開關(guān)。

[2] 熱敏電阻中允許通過的最大電流

I0=20mA=0.02A

控制電路的最小總電阻為

由圖像可知，熱敏電阻最小阻值為200 、 串聯(lián)，故保護(hù)電阻阻值最小為100。

(2)[3]銜鐵剛好被吸下，此時保護(hù)電路中的電流為

此時保護(hù)電路總電阻

R0為200Ω，故熱敏電阻的阻值為400，由圖像可知，此時水溫為60℃。

(3)[4]由電路圖可知，銜鐵沒有被吸下時加熱電路為R2、R3串聯(lián)，銜鐵被吸下時并聯(lián)，故被吸下時總電阻最小，由 可知，電源的電壓一定時，加熱電路的的總功率最大，電熱水器處于加熱狀態(tài)，加熱狀態(tài)下電熱水器的電功率

(4)[5]時間

十分鐘內(nèi)熱水器處于加熱狀態(tài)下釋放的熱量

水在十分鐘內(nèi)吸收的熱量

10分鐘將水20℃加熱到50℃的質(zhì)量為