题目内容
【题目】某电热水器具有加热和保温功能,其工作原理如图甲所示,控制电路中的电磁铁线圈电阻不计,R为热敏电阻,其阻值随温度变化的规律如图乙所示,电源电压U1恒为6V,当线圈中的电流I>8mA时,衔铁被吸下,加热电路接通;当线圈中的电流I≤8mA时,电磁铁不能吸引衔铁,保温电路接通,热敏电阻R和工作电路中的电阻丝R1、R2,均置于储水箱中,U2=220V,加热功率3000W,加热效率为90%,保温功率200W,水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)。
(1)若保护电阻R0为200Ω,则热水器刚开始保温时水的温度是________℃;若要使热水器刚开始保温时的温度降低一些,采取的措施是__________(写一条即可)。
(2)电阻丝R1、R2的阻值分别为________欧姆?
(3)该热水器在加热状态下,将60kg、20℃的水加热到 50℃需要______s。
【答案】80 见解析 225.9Ω、16.1Ω 2800
【解析】
(1)[1]刚开始保温时电流为8mA,控制电路中最小值是
R总==750Ω
热敏电阻的阻值为
R=R总-R0=750Ω-200Ω=550Ω
由图乙可知,开始保温时水的温度是80℃。
[2]要使热水器刚开始保温时的温度降低一些,根据
R=-R0
可知,可以增大保护电阻R0或减小电源电压U1。
(2)[3]由图可知,加热时工作电路只有 R2工作,保温时 R1和 R2串联工作,电阻丝R2的阻值
R2=≈16.1Ω
总电阻
=242Ω
R1的阻值
R1=R总′- R2=242Ω-16.1Ω=225.9Ω
(3)[4]水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(50℃-20℃)=7.56×106J
加热电路消耗的能量
W==8.4×106J
加热时间
t==2800s