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(dāng)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(dāng)電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點和觸點a、b接通．

（1）當(dāng)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(tài)．

（2）當(dāng)電熱水器在加熱狀態(tài)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(guī)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】 220 保溫 4.62×10 6 J 略

【解析】（1）由圖知：當(dāng)銜鐵位于圖甲所示位置時，高壓工作電路中R2、R3串聯(lián)，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(dāng)銜鐵位于圖甲所示位置時，屬于保溫狀態(tài)；
（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；
（3）為使控制電路正常工作，當(dāng)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：（1）220；保溫；
（2）①水吸收的熱量為4.2×106J；②電熱水器的熱效率為79.5%；
（3）為使低壓控制電路正常工作，保護電阻R0的阻值至少為200Ω．