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6.有一種WSJ-60型號(hào)電水壺,圖甲是電水壺的電路圖,L1為電源指示燈、L2為保溫指示燈、L3為加熱指示燈,R1、R2、R3;為指示燈的保護(hù)電阻,其大小為100kΩ左右;R為加熱器,其電阻小于100Ω;S1、S2為壓鍵開關(guān);ST溫控器是一個(gè)雙金屬片溫控開關(guān),當(dāng)溫度較低時(shí),其處于閉合狀態(tài),當(dāng)溫度升高到一定值后,會(huì)自動(dòng)斷開,從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)溫度開關(guān)控制.

當(dāng)水壺放在底座上時(shí),就分別壓下開關(guān)鍵S1、S2,并通電路,如果插頭插入插座后,就接通了電源,電源指示燈就亮,反之就斷開.
該壺有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作狀態(tài).
當(dāng)鈕子開關(guān)撥到手動(dòng)擋時(shí),加熱電阻連入,開始加熱,水沸騰以后再將鈕子開關(guān)撥回.
當(dāng)鈕子開關(guān)撥到自動(dòng)擋時(shí),此時(shí)通過ST溫控器將加熱電阻連入,并開始加熱;當(dāng)水沸騰后,ST溫控器的觸點(diǎn)斷開,進(jìn)入保溫狀態(tài),保溫指示燈亮;當(dāng)水的溫度低于某溫度后,ST溫控器又重新接通,再次進(jìn)入加熱狀態(tài).
若加熱器電阻阻值隨溫度改變而發(fā)生的變化可忽略不計(jì),根據(jù)以上敘述與觀察,請回答以下問題.
(1)在下列空格中填寫“亮”或“不亮”.
a.手動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí),電源指示燈亮.加熱指示燈亮.保溫指示燈不亮.
b.自動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí),水沸騰前:電源指示燈亮,加熱指示燈亮,保溫指示燈不亮.水沸騰后:電源指示燈亮,加熱指示燈不亮,保溫指示燈亮.
(2)現(xiàn)將一滿壺25℃的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開需時(shí)10min.請汁算該電水壺的熱效率.水的比熱容c=4.2×103J/(kg•℃).
(3)通過分析電水壺的電路,說明為什么處于自動(dòng)狀態(tài)下,水未沸騰前,保溫指示燈是不亮的?

分析 (1)當(dāng)接通電源,根據(jù)電流的流向,分析電流所流經(jīng)的指示燈,有電流通過的就能發(fā)光,沒有電流通過的指示燈就不亮,據(jù)此分析即可.
(2)燒水時(shí),根據(jù)Q=cm(t-t0)和W=Pt分別計(jì)算出水吸收的熱量和通電10min消耗的電能,然后求出它們的比值即可得出該電水壺的熱效率.
(3)處于自動(dòng)狀態(tài)下,水未沸騰前,通過分析電水壺的電路判斷保溫指示燈電路所處的狀態(tài),即可得出保溫指示燈是不亮的原因.

解答 解:(1)a、手動(dòng)狀態(tài)通電時(shí),電源指示燈L1和保護(hù)電阻R1串聯(lián)與加熱指示燈L3和保護(hù)電阻R3串聯(lián)后并聯(lián)接入電路,形成通路,電源指示燈和加熱指示燈會(huì)亮,而保溫指示燈L2和保護(hù)電阻R2串聯(lián)的電路處于開路狀態(tài),保溫指示燈L2不亮
b、自動(dòng)狀態(tài)通電時(shí),水沸騰前由于ST溫控器處于閉合狀態(tài),將保溫電阻短路,加熱電阻接入電路,并開始加熱;這時(shí)電源指示燈亮,加熱指示燈亮,保溫指示燈不亮.當(dāng)水沸騰后,ST溫控器的觸點(diǎn)斷開,將保溫電阻接入電路,加熱電阻處于開路,進(jìn)入保溫狀態(tài)開始保溫;這時(shí)電源指示燈亮,加熱指示燈不亮,保溫指示燈亮.
(2)因?yàn)镼=cρV(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1×103kg/m3×1×10-3m3×(100℃-25℃)=3.15×105J,
Q=600W×10×60s=3.6×105J,
所以η=QQ×100%=3.15×105J3.6×105J×100%=87.5%.
(3)因?yàn)楫?dāng)電水壺處于自動(dòng)狀態(tài)下,水未沸騰前,保溫指示燈與ST雙金屬片溫控器并聯(lián),且ST雙金屬片溫控器處于連通,對(duì)保溫指示燈短路;所以保溫指示燈被短路不亮.
答:(1)a.亮;亮;不亮;b.亮;亮;不亮;亮;不亮;亮.
(2)該電水壺的熱效率為87.5%.
(3)當(dāng)電水壺處于自動(dòng)狀態(tài)下,水未沸騰前,保溫指示燈與ST雙金屬片溫控器并聯(lián),且ST雙金屬片溫控器處于連通短路狀態(tài),所以保溫指示燈被短路不亮.

點(diǎn)評(píng) 本題考查電路的分析,會(huì)正確利用Q=cm(t-t0)計(jì)算水吸收的熱量,利用W=Pt計(jì)算的消耗電能.

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