Question

【题目】如图1所示为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热保温功能，图1中电磁继电器（线圈电阻不计）热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接通；热敏电阻中允许通过的最大电流I0=20mA，其电阻R随温度变化的规律如图2所示，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中，已知R1=4Ω、R2=88Ω、R3=121Ω、U2=220V，则：

图1 图2

(1)电磁继电器实质上是由__________控制的开关；为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为________Ω；

(2)若R0为200Ω，求衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少____ ？

(3)电热水器加热功率是多少______？

(4)已知该热水器的加热效率为80%，则在加热状态下10分钟能将多少千克的水从20℃加热到50℃？（结果保留两位小数）________。

Answer 1

【答案】电磁铁 100Ω 60℃ 12650W 48.19

【解析】

(1)[1]当线圈通电时，铁芯被磁化产生足够的电磁力，故电磁继电器的实质是由磁铁控制的开关。

[2] 热敏电阻中允许通过的最大电流

I0=20mA=0.02A

控制电路的最小总电阻为

由图像可知，热敏电阻最小阻值为200 、 串联，故保护电阻阻值最小为100。

(2)[3]衔铁刚好被吸下，此时保护电路中的电流为

此时保护电路总电阻

R0为200Ω，故热敏电阻的阻值为400，由图像可知，此时水温为60℃。

(3)[4]由电路图可知，衔铁没有被吸下时加热电路为R2、R3串联，衔铁被吸下时并联，故被吸下时总电阻最小，由 可知，电源的电压一定时，加热电路的的总功率最大，电热水器处于加热状态，加热状态下电热水器的电功率

(4)[5]时间

十分钟内热水器处于加热状态下释放的热量

水在十分钟内吸收的热量

10分钟将水20℃加热到50℃的质量为