Question

如圖1是某熱水器的電路原理圖．燒水時(shí)，按下溫控開(kāi)關(guān)S和a、b接觸，紅色指示燈亮，加熱檔工作，電熱管的功率是880W．當(dāng)水溫升到設(shè)定溫度t₁時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)接觸點(diǎn)斷開(kāi)，電熱管停止加熱．當(dāng)水溫下降到設(shè)定溫度t₂時(shí)，S自動(dòng)上升與接觸點(diǎn)c接通，黃色指示燈亮，保溫檔工作，電熱管的功率是220W．當(dāng)水溫上升到設(shè)定溫度t₁時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電熱管停止加熱．如此不斷往復(fù)使水溫保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，（指示燈電阻很小，計(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)）

（1）試分析R₂在電路中所起的作用．

（2）求R₁的大�。�

（3）圖2是該熱水器工作時(shí)溫度隨時(shí)間變化的圖象，求30min內(nèi)電熱管消耗的電能．

 

Answer 1

【答案】

（1）電阻R₂在電路中所起保護(hù)作用，避免指示燈被燒壞（2）電阻R₁的阻值是55Ω（3）3.3×10⁵J

【解析】解：（1）由電路圖知：電阻R₂與指示燈串聯(lián)，電阻R₂在電路中起分壓作用，可以避免指示燈兩端電壓太大而燒壞指示燈，因此電阻R₂是一個(gè)保護(hù)電阻，保護(hù)指示燈不被燒壞；

答：電阻R₂在電路中所起保護(hù)作用，避免指示燈被燒壞．

（2）①由電路圖知：當(dāng)溫控開(kāi)關(guān)S和a、b接觸時(shí)，只有電熱管接入電路，

此時(shí)熱水器處于加熱狀態(tài)，則電熱管的電阻R===55Ω；

②開(kāi)關(guān)S與c點(diǎn)接觸時(shí)，電阻R₁與電熱管串連接入電路，此時(shí)熱水器處于保溫狀態(tài)，

熱水器處于保溫狀態(tài)時(shí)，流過(guò)電熱管的電流I===2A，

③熱水器處于保溫狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)S與接觸點(diǎn)c接通，由電路圖知，

電阻R₁與電熱管串連接入電路，此時(shí)電路總電阻：R_總===110Ω，

則電阻R₁的阻值R₁=R_總﹣R=110Ω﹣55Ω=55Ω；

答：電阻R₁的阻值是55Ω．

（3）由溫度﹣時(shí)間圖象知：在前t₁=5min=300s內(nèi)熱水器處于加熱狀態(tài)，功率P_加熱=880W，

在5min～15min、20min～30min內(nèi)熱水器停止工作，在15min～20min內(nèi)熱水器處于保溫狀態(tài)，

保溫功率P_保溫=220W，保溫時(shí)間t₂=20min﹣15min=5min=300s，

在30min內(nèi)電熱管消耗的電能W=W₁+W₂=P_加熱t₁+P_保溫t₂=880W×300s+220W×300s=3.3×10⁵J；

答：30min內(nèi)電熱管消耗的電能是3.3×10⁵J．