Question

1．如圖所示是小麗家衛(wèi)生間安裝的一臺(tái)電熱水器．小麗通過(guò)閱讀使用說(shuō)明書(shū)了解到：熱水器包括控制電路和工作電路兩部分，圖1為恒溫水箱電路結(jié)構(gòu)示意圖．控制電路：電源電壓恒為12V，R₁為熱敏電阻（置于水箱中），其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖2所示，R₀為滑動(dòng)變阻器，線圈電阻不計(jì)，線圈中電流大于0.2A時(shí)銜鐵被吸下；工作電路：R₂為電熱器，上面標(biāo)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(shí)紅燈正常發(fā)光，綠燈不亮，停止加熱時(shí)綠燈正常發(fā)光，紅燈不亮．求：

（1）按要求連接好工作電路；
（2）為了使水箱內(nèi)溫度保持在60℃（水溫低于60℃時(shí)電熱器工作，高于60℃時(shí)停止加熱），滑動(dòng)變阻器接入電路阻值應(yīng)為多少？
（3）水箱內(nèi)裝有質(zhì)量為6kg、20℃的水，電熱器正常工作20min后自動(dòng)停止加熱，求電熱器的加熱效率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意可知，當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)與上方靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，停止加熱時(shí)綠燈正常發(fā)光，因此此時(shí)為綠燈的基本電路；當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)與下方靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，加熱電路工作，并且紅燈亮，因此R₂與紅燈并聯(lián)接入電路；
（2）先根據(jù)圖2讀出當(dāng)溫度為60℃時(shí)R₁歐姆定律求出控制電流為0.2A時(shí)，電路中的總電阻，然后根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路阻值；
（3）先根據(jù)Q_吸=cm△t求出水吸收的熱量，然后根據(jù)W=Pt求出電流做的功，最后根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出電熱器的加熱效率．

解答 解：（1）當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)與上方靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，電路為綠燈的基本電路；當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)與下方靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，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(dāng)溫度為60℃時(shí)，熱敏電阻R₁的阻值為32Ω；
由I=$\frac{U}{R}$可知，當(dāng)電路電流為0.2A時(shí)，控制電路的總電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω；
因?yàn)镽₁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=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.008×1{0}^{6}J}{1.2×1{0}^{6}J}$×100%=84%．
答：（1）滑動(dòng)變阻器接入電路阻值應(yīng)為28Ω；
（3）電熱器的加熱效率為84%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律的運(yùn)用、熱量、電功公式的運(yùn)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)等．關(guān)鍵點(diǎn)是弄明白工作原理，并能從圖中讀出有用信息，具有一定的綜合性．