Question

【題目】如圖甲是某飲水器的原理圖。飲水器的容器內(nèi)有密封絕緣的電熱絲R1（是一個(gè)定值電阻）和熱敏電阻Rx，只要水面到達(dá)如圖所示的位置，接觸開關(guān)S1就會(huì)導(dǎo)通。繼電器開關(guān)S2的作用是當(dāng)飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路。

（1）若分別把電熱絲R1和熱敏電阻Rx單獨(dú)接入某電源電路中，它們的電流隨電壓的變化曲線是圖乙中A、B、C中的兩條。可知R1的阻值是_____Ω，飲水器的正常加熱功率是_____W。

（2）為了使繼電器開關(guān)S2在飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，熱敏電阻Rx應(yīng)選擇圖乙中的_____（選填圖象中的字母）。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)飲水器內(nèi)的水實(shí)際加熱到90℃就自動(dòng)切斷了加熱電路，為了使水能在加熱至沸騰后才能自動(dòng)切斷加熱電路，可將滑動(dòng)變阻R2的滑片向_____調(diào)節(jié)。

（3）已知該飲水器裝有10kg水，在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)只有飲水器接入電路中時(shí)，它將水從20℃加熱到100℃的過程中，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了3000轉(zhuǎn)，則該飲水器加熱過程中的熱效率是_____（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）。（電能表參數(shù)“2500revs/kWh”，水的比熱容為4.2×103J/（kg℃））

Answer 1

【答案】10 4840 C 左 77.8%

【解析】

（1）因?yàn)?/span>R1是定值電阻，則通過R1的電流與它兩端電壓成正比，其I﹣U圖象為過原點(diǎn)的傾斜直線，所以圖像中B為定值電阻R1的電流隨電壓的變化曲線；結(jié)合歐姆定律，取圖像中點(diǎn)（10V，1.0A）可得，R1的阻值為R1＝＝＝10Ω，其正常工作時(shí)的功率為P＝＝＝4840W。

（2）為了使飲水器在水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，則應(yīng)使繼電器開關(guān)S2斷開，應(yīng)減弱電磁鐵的磁性，根據(jù)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素可知應(yīng)減小控制電路中的電流，由歐姆定律可知此時(shí)熱敏電阻的阻值應(yīng)變大，即熱敏電阻Rx的阻值應(yīng)隨溫度升高而變大，圖乙中C曲線反映了電阻的阻值隨溫度升高（兩端電壓越高，電流越大，產(chǎn)生熱量越多，溫度就越高）而變大的特性，故選C；若要飲水器內(nèi)的水加熱到90℃還能繼續(xù)加熱，即繼電器開關(guān)S2仍然是閉合的，需要增強(qiáng)電磁鐵的磁性，應(yīng)增大此時(shí)控制電路中的電流，由歐姆定律可知應(yīng)減小控制電路的總電阻，而溫度為90℃時(shí)熱敏電阻的阻值是一定的，所以應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器R2的阻值，即R2的滑片向左調(diào)節(jié)。

（3）水吸收的熱量為Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J。電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000r飲水器消耗的電能為W＝＝1.2kWh＝1.2×3.6×106J＝4.32×106J。則飲水器的熱效率為η＝＝=77.8%。