Question

【題目】圖1為小穎同學設(shè)計的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱、保溫功能．圖1中電磁繼電器（線圈電阻不計）、熱敏電阻R、保護電阻R0、電壓恒為6V的電源U1、導(dǎo)線等組成控制電路．當電磁鐵線圈中的電流I＜10mA時，繼電器上方觸點和觸點c接通，電熱水器工作電路中的電流為1A；當電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方動觸點和靜觸點a、b接通，電熱水器工作電路的功率為2200W．熱敏電阻R隨溫度變化的規(guī)律如圖2，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲水箱中，其中電阻R2、R3在圖中的虛線框內(nèi)未畫出．已知R1=33Ω、R2=66Ω、U2=220V．
（1）銜鐵正好被吸下時，控制電路的總電阻為多少？
（2）若R0為200Ω，銜鐵正好被吸下時儲水箱中水溫是多少？
（3）求出電阻R3的阻值，計算并畫出虛線框內(nèi)的電路，標明電阻名稱．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖1知，控制電路中R0與線圈、R串聯(lián)，當電磁鐵線圈中的電流I=10mA時，電磁鐵的銜鐵正好被吸下，

由I= 可得此時控制電路的總電阻：

R總= = =600Ω；

（2）解：由題意知，銜鐵剛好被吸下時，控制電路電流I=10mA=0.01A，此時電流總電阻R總=600Ω，

由串聯(lián)電路電阻特點可得熱敏電阻：

R=R總﹣R0=600Ω﹣200Ω=400Ω，

由圖2可知，此時水溫為60℃；

（3）解：由題知，a、b接通，R1與虛線框中連入部分并聯(lián)，電熱水器工作電路的功率2200W，

P1= = = W，

虛線框中連入部分功率：Pb=2200W﹣ W= W，

虛線框中連入部分功率：Pb= = =66Ω=R2，

繼電器上方觸點和觸點c接通，此時只有框內(nèi)電阻接入電路，電熱水器工作電路中的電流為1A，此時虛線框內(nèi)的總電阻：

R框= = =220Ω，

Pb＜R框，所以框內(nèi)R2、R3電阻應(yīng)串聯(lián)，即框內(nèi)cb間是電阻R3，

且R3=R框﹣R2=220Ω﹣66Ω=154Ω．

虛線框內(nèi)的電路如圖所示：

【解析】（1）由題知，控制電路的連接方式，當電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，根據(jù)歐姆定律計算控制電路的總電阻；（2）由電路特點計算銜鐵剛好被吸下時熱敏電阻的阻值，然后由圖象找出該阻值對應(yīng)的溫度，這就是儲水箱中水的溫度；（3）由題知，a、b接通，電熱水器工作電路的功率，由此計算加熱電路電阻；繼電器上方觸點和觸點c接通，電熱水器工作電路中的電流為1A，由此計算加熱電路電阻；從而分析得到R3的阻值，并由此畫出框內(nèi)電路．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式的相關(guān)知識點，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．