Question

【題目】某電熱水器具有加熱和保溫功能，其工作原理如圖甲所示，控制電路中的電磁鐵線圈電阻不計，R為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的規律如圖乙所示，電源電壓U1恒為6V，當線圈中的電流I＞8mA時，銜鐵被吸下，加熱電路接通；當線圈中的電流I≤8mA時，電磁鐵不能吸引銜鐵，保溫電路接通，熱敏電阻R和工作電路中的電阻絲R1、R2，均置于儲水箱中，U2＝220V，加熱功率3000W，加熱效率為90％，保溫功率200W，水的比熱容為4.2×10J/（kg·℃）。

（1）若保護電阻R0為200Ω，則熱水器剛開始保溫時水的溫度是________℃；若要使熱水器剛開始保溫時的溫度降低一些，采取的措施是__________（寫一條即可）。

（2）電阻絲R1、R2的阻值分別為________歐姆？

（3）該熱水器在加熱狀態下，將60kg、20℃的水加熱到 50℃需要______s。

Answer 1

【答案】80 見解析 225.9Ω、16.1Ω 2800

【解析】

(1)[1]剛開始保溫時電流為8mA，控制電路中最小值是

R總==750Ω

熱敏電阻的阻值為

R=R總-R0=750Ω-200Ω=550Ω

由圖乙可知，開始保溫時水的溫度是80℃。

[2]要使熱水器剛開始保溫時的溫度降低一些，根據

R=-R0

可知，可以增大保護電阻R0或減小電源電壓U1。

(2)[3]由圖可知，加熱時工作電路只有 R2工作，保溫時 R1和 R2串聯工作，電阻絲R2的阻值

R2=≈16.1Ω

總電阻

=242Ω

R1的阻值

R1=R總′- R2=242Ω-16.1Ω=225.9Ω

(3)[4]水吸收的熱量

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(50℃-20℃)=7.56×106J

加熱電路消耗的能量

W==8.4×106J

加熱時間

t==2800s