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1.如圖所示是小麗家衛(wèi)生間安裝的一臺電熱水器.小麗通過閱讀使用說明書了解到:熱水器包括控制電路和工作電路兩部分,圖1為恒溫水箱電路結構示意圖.控制電路:電源電壓恒為12V,R1為熱敏電阻(置于水箱中),其阻值隨溫度變化的關系如圖2所示,R0為滑動變阻器,線圈電阻不計,線圈中電流大于0.2A時銜鐵被吸下;工作電路:R2為電熱器,上面標有“220V 1000W”的字樣,L1、L2為紅綠指示燈,其額定電壓均為220V,加熱時紅燈正常發(fā)光,綠燈不亮,停止加熱時綠燈正常發(fā)光,紅燈不亮.求:

(1)按要求連接好工作電路;
(2)為了使水箱內溫度保持在60℃(水溫低于60℃時電熱器工作,高于60℃時停止加熱),滑動變阻器接入電路阻值應為多少?
(3)水箱內裝有質量為6kg、20℃的水,電熱器正常工作20min后自動停止加熱,求電熱器的加熱效率.

分析 (1)根據題意可知,當動觸點與上方靜觸點接觸時,停止加熱時綠燈正常發(fā)光,因此此時為綠燈的基本電路;當動觸點與下方靜觸點接觸時,加熱電路工作,并且紅燈亮,因此R2與紅燈并聯接入電路;
(2)先根據圖2讀出當溫度為60℃時R1歐姆定律求出控制電流為0.2A時,電路中的總電阻,然后根據串聯電路電阻的特點求出滑動變阻器接入電路阻值;
(3)先根據Q=cm△t求出水吸收的熱量,然后根據W=Pt求出電流做的功,最后根據η=QW×100%求出電熱器的加熱效率.

解答 解:(1)當動觸點與上方靜觸點接觸時,電路為綠燈的基本電路;當動觸點與下方靜觸點接觸時,電路為R2與紅燈的并聯電路;如下圖所示:

(2)根據圖2示可知,當溫度為60℃時,熱敏電阻R1的阻值為32Ω;
由I=UR可知,當電路電流為0.2A時,控制電路的總電阻:R=UI=12V0.2A=60Ω;
因為R1與R0串聯,所以R0接入電路的阻值:R0=R-R1=60Ω-32Ω=28Ω;
(3)水吸收的熱量:Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×6kg×(60℃-20℃)=1.008×106J;
電流做的功:W=Pt=1000W×20×60s=1.2×106J;
電熱器的加熱效率:η=QW×100%=1.008×106J1.2×106J×100%=84%.
答:(1)滑動變阻器接入電路阻值應為28Ω;
(3)電熱器的加熱效率為84%.

點評 本題考查了歐姆定律的運用、熱量、電功公式的運用、串聯電路的特點等.關鍵點是弄明白工作原理,并能從圖中讀出有用信息,具有一定的綜合性.

練習冊系列答案
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(2)小強用測力計等器材測量另一塊石灰石的密度,請將下面實驗步驟中的數據補充完整,
①如圖甲所示,用測力計測出該石灰石在空氣中的重力G=2.5N;
②將該石灰石浸沒在水中靜止時,如圖乙所示,測力計的示數F=1.5N;
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