题目内容
6．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V 2000W”的字样；控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器．电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下．闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）．
（1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
（2）调节滑动变阻器，使R1=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应增大（填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值．
分析 （1）根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量；根据Q=W=Pt求出1min电热丝R0产生的电热，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$求电热器的加热效率；
（2）从乙图直接读出恒温箱中温度在25℃时热敏电阻的阻值，根据电阻的串联求出总阻值，衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流，根据欧姆定律求出电源电压；
（3）将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，根据热敏电阻的变化和欧姆定律判断滑动变阻器滑片移动的方向．
解答 解：（1）水吸收的热量是
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（25℃-20℃）=2.1×106J；
电热器消耗的电能W=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J，
电热器的加热效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$=$\frac{2.1×1{0}^{6}J}{2.4×1{0}^{6}J}$=87.5%；
（2）当水温达到25℃时停止加热，由图乙可知，热敏电阻的阻值为：Rt=80Ω，
则根据串联电路的总阻值等于各电阻之和可知：
电路中的总电阻是R总=Rt+R1=80Ω+280Ω=360Ω，
衔铁受到3N的吸引力，由图象丙可知，控制电路中电流为：
I=100mA=0.1A，
由欧姆定律得：
电源电压U=IR总=0.1A×360Ω=36V；
（3）将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，即将启动的温度调高，则热敏电阻的阻值将减小，由I=$\frac{U}{{R}_{t}+{R}_{1}}$可知，当电源电压一定时，热敏电阻越小，则滑动变阻器接入电路的阻值应增大．
答：（1）电热器的加热效率为87.5%；
（2）控制电路中的电源电压U是36V；
（3）增大．
点评 本题难度较大，既需要从电磁铁的性质上进行分析，还要对电磁继电器的原理进行分析．能从图乙得出相关信息、结合串联电路的特点和欧姆定律求解是本题的关键．
| A． | 5m/s | B． | 3.5m/s | C． | 4m/s | D． | 3m/s |
| A． | 某中学生的质量约为500kg | |
| B． | 中学生双脚站立时对水平地面的压力约为6×103N | |
| C． | 两个鸡蛋的重约为1N | |
| D． | 一张课桌的高度约1.5m |
如图所示．用几只酒瓶装上不同量的水．可以敲击瓶子使其发声．也可以从瓶口处吹气使其发声，两种操作的结果是（ ）| A． | 敲击时，右侧酒瓶发声的音调最高 | B． | 敲击时，左侧酒瓶发声的音调最高 | ||
| C． | 吹气时，右侧酒瓶发声的音调最高 | D． | 吹气时，左侧酒瓶发声的音调最高 |
| A． |  日全食 | B． |  笔在水面处“折断” | ||
| C． |  水面上山的“倒影” | D． |  手影游戏 |
（a）图中物体A的长度是1.17cm．