Question

【题目】某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路可以在保温和加热两档之间切换，当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA时，磁控开关L的簧片吸合（簧片与线圈电阻不计），当线圈中的电流小于20mA时簧片断开，光敏电阻R随光照强度E（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符合cd）变化的关系如下表所示，当开关S闭合时：

（1）若控制电路中R0=82Ω，U2=2V，当光强E达到多少时，控开关的簧片恰好吸合___？

（2）当线圈中的电流等于20mA时，工作电路处于何种档位___？将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量___？

（3）若工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比为25：9，求R1与R2的比值__．

Answer 1

【答案】 1cd 加热 4.2×105J 3：2

【解析】(1)因当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA时,磁控开关L的簧片吸合(簧片与线圈电阻不计),根据欧姆定律I，电路的总电阻：R串联100Ω，因R0＝82Ω，由电阻的串联，光敏电阻：R＝R串联R0＝100Ω82Ω＝18Ω，由表中数据可知，此时光强E达到1cd；(2)由题意,当线圈中的电流等于20mA时,磁控开关L的簧片吸合,因不计簧片与线圈电阻,R2短路,电路只有R1；当磁控开关L的簧片断开时,R2与R1串联，由串联的电阻规律此时电路的总电阻变大，根据P＝UI，因电源电压不变，故此时工作电路的功率较大，处于加热档位；将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J(/kgC)×2kg×(100C50C)＝4.2×105J， (3)由(2)知,电路只有R1时为加热状态，两电阻串联时为保温状态，根据：P＝UI, 对R1而言，两种状态下的功率与电压的平方成正比，即：P1加:P1保＝U21加:U21保，即： , ① 在保温电路中，由串联电路电压的规律有：U1保U 2保＝U-----②，将②代入①有： 整理有： ，在保温电路中，根据分压原理： 即：