Question

【題目】如圖甲為小明同學(xué)設(shè)計(jì)的電熱水器原理圖，高壓工作電路有加熱和保溫兩種狀態(tài)。其中低壓控制電路中的電磁鐵線(xiàn)圈電阻不計(jì)，R為熱敏電阻，圖乙是熱敏電阻R隨溫度的變化圖像，電源電壓U1恒為12V。熱敏電阻R和高壓工作電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲(chǔ)水箱中。已知R2=2R1、R3= 308Ω。當(dāng)電磁鐵線(xiàn)圈中的電流I<20mA時(shí)，繼電器上方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)c接通；當(dāng)電磁鐵線(xiàn)圈中的電流I≥20mA時(shí)，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點(diǎn)和觸點(diǎn)a、b接通。已知儲(chǔ)水箱水量55L，額定電壓U2 =220V，額定加熱功率1100W：

(1)求R1、R2的阻值；

(2)當(dāng)銜鐵位于圖甲所示位置時(shí)，求高壓工作電路中的電流大小和電功率；

(3)當(dāng)電熱水器在加熱狀態(tài)下正常工作時(shí)，給滿(mǎn)水箱中的水加熱，使其從25℃升高到45℃，需用時(shí)84min求此加熱過(guò)程中，電熱水器的加熱效率（保留一位小數(shù)）。（水的比熱容為）；

(4)若水溫在降至于45℃時(shí)，電熱水器立即進(jìn)行加熱狀態(tài)，求R0的阻值大小。

Answer 1

【答案】(1) 66Ω；132Ω；(2) 0.5A；110W；(3) 83.3%；350Ω

【解析】

(1)加熱狀態(tài)時(shí)，電阻R1、R2并聯(lián)在工作電路中，則有

加熱時(shí)并聯(lián)電路的總電阻為

因?yàn)?/span>R2=2R1，所以有

解得

(2)銜鐵處于甲圖位置時(shí)，電阻R2、R3串聯(lián)在電路中，則高壓工作時(shí)電路中的電流為

高壓工作電路中的電功率為

(3)由可得，水箱的水的質(zhì)量為

水從25℃升高到45℃吸收的熱量為

加熱過(guò)程中消耗的電能為

電熱水器的加熱效率為

(4)由圖乙可知，當(dāng)水溫在降至于45℃時(shí)，R=250Ω，此時(shí)控制電路的電流為

由于R0與R串聯(lián)在控制電路中，所以此時(shí)電路中的總阻值為

所以R0的阻值為

答：(1)電阻R1的阻值為66Ω，R2的阻值為132Ω；

(2)當(dāng)銜鐵位于圖甲所示位置時(shí)，高壓工作電路中的電流大小和電功率分別為0.5A和110W；

(3)電熱水器的加熱效率為83.3%；

(4)R0的阻值為350Ω。