Question

【题目】某同学为自家小鱼缸设计了一款具有“加热”和“保温、循环”功能的装置，电路图如图所示，其中电源电压为36V，电动机标有“12V 6W”字样。使用时，先闭合S1，当鱼缸中水温低于20℃时，S2自动闭合，装置处于“加热”状态； 水温达到25℃时，S2自动断开，电动机正常工作使水流动，装置处于“保温、循环”状态。求：

（1）“保温、循环”时，电动机正常工作的电流、加热管R0两端的电压及阻值；

（2）“加热”时，加热管R0的电功率；

（3）“加热”时，此装置5000s可将5.4kg的水由20℃加热到25℃．此时R0的加热效率是多少？[c水=4.2×103J/（kg℃）]

Answer 1

【答案】（1）0.5A； 24V； 48Ω；（2）27W；（3）84%

【解析】(1)由电路图可知,当闭合S1、断开S2时,电动机和加热管R0串联，电动机正常工作的功率：P1＝P额＝6W,其两端的电压：U1＝U额＝12V，由P＝UI得，电动机正常工作的电流：I＝＝0.5A。根据串联电路电压规律可知,加热管R0两端的电压：U0＝UU1＝36V12V＝24V。由欧姆定律得,加热管R0的阻值：R0＝48Ω。(2)当闭合S1、S2时,电动机被短路,电路为加热管R0的简单电路，小鱼缸处于加热状态，则“加热”时,加热管R0的电功率：P＝＝27W。(3)由P＝得，加热消耗的电能：W＝Pt＝27W×5000s＝1.35×105J，水吸收的热量：Q吸＝c水m(tt0)＝4.2×103J/(kg℃)×5.4kg×(25℃20℃)＝1.134×105J，此时R0的加热效率：η＝×100%＝×100%＝84%.