Question

【題目】某家用電熱水器，其工作模式和相關(guān)參數(shù)如下表。如圖為電熱水器的原理圖，包括工作電路和控制電路兩部分，通過電磁繼電器自動控制電熱水器實(shí)現(xiàn)加熱狀態(tài)和保溫狀態(tài)的檔位變換。R0、R1為電熱絲，R2為滑動變阻器，R為熱敏電阻（置于電熱水器內(nèi)），其阻值隨溫度的升高而減小。紅燈、綠燈是電熱水器工作時的指示燈，忽略指示燈對電路的影響。

型號	LWI.Z20-19
電源	AD220V 50Hz
加熱功率	800W
保溫功率	40W
水容量	1.0L

（1）分析說明當(dāng)綠燈亮?xí)r，電熱水器處于保溫狀態(tài)還是加熱狀態(tài)？

（2）工作時，若要提高電熱水器的保溫溫度，如何調(diào)節(jié)保護(hù)電阻R2的滑片？

（3）R1工作時的電阻是多大？

（4）電熱水器處于加熱狀態(tài)時，工作4.2min，可使1L水的溫度升高40℃。則該電熱水器的效率是多少？[。計算結(jié)果保留一位小數(shù)]

Answer 1

【答案】（1）保溫狀態(tài)；（2）滑片P向b端適當(dāng)移動；（3）1149.5Ω；（4）83.3%

【解析】

（1）．綠燈亮?xí)r，工作電路中R0和R1串聯(lián)，電路的總電阻最大，由可知，電路消耗的電功率最小，電熱水器處于保溫狀態(tài)；

（2）．當(dāng)溫度升高時，由熱敏電阻R的阻值隨溫度的升高而減小可知，R的阻值減小，控制電路的總電阻減小，電磁鐵的磁性變強(qiáng)，銜鐵與下觸點(diǎn)接觸，電熱水器處于保溫狀態(tài)，所以，要提高電熱水器的保溫溫度，就應(yīng)減小控制電路的電流，增大滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片b端移動；

（3）．紅燈亮?xí)r，工作電路為R0的簡單電路，電路的總電阻最小，總功率最大，電熱水器處于加熱狀態(tài)，R0的阻值：

R0==60.5Ω，

當(dāng)綠燈亮?xí)r，工作電路中R0和R1串聯(lián)，電熱水器的功率最小，處于保溫狀態(tài)，此時電路的總電阻：

R==1210Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R1工作時的電阻：

R1=R-R0=1210Ω-60.5Ω=1149.5Ω；

（4）．水的體積：V=1L=1dm3=0.001m3，

水的質(zhì)量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg，

水吸收的熱量：

Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg℃）×1kg×40℃=1.68×105J，

消耗的電能：

W=P加熱t=800W×4.2×60s=2.016×105J，

該電熱水器的效率：

η=≈83.3%。

答：（1）．當(dāng)綠燈亮?xí)r，電熱水器處于保溫狀態(tài)；

（2）．工作時若要提高電熱水器的保溫溫度，保護(hù)電阻R2的滑片向b端移動；

（3）．R1工作時的電阻是1149.5Ω；

（4）．該電熱水器的效率是83.3%。