题目内容

7．如图1所示为一恒温水箱电路结构示意图，包括控制电路和工作电路两部分，控制电路：电源电压恒为12V，R1为热敏电阻（置于水箱中），阻值随温度变化的关系如图2 所示，R0为滑动变阻器，线圈电阻不计，线圈中电流大于0.2A 时衔铁被吸下；工作电路：R2为电热器，上面标有“220V  1000W”的字样，L1、L2为红绿指示灯，其额定电压均为220V，加热时红灯正常发光，绿灯不亮，停止加热时绿灯正常发光，红灯不亮．

（1）按要求连接好工作电路；
（2）为了使水箱内温度保持在40℃（水温低于40℃时电热器工作，高于40℃时停止加热），滑动变阻器接入电路阻值应为多少？
（3）水箱内装有质量为6kg20℃的冷水，电热器正常工作10min 后自动停止加热，求电热器的加热效率；
（4）为了使恒温水箱内设定的温度降低一些，请你想出两种办法？

分析 （1）根据题意可知，当动触点与上方静触点接触时，停止加热时绿灯正常发光，所以此时为绿灯的基本电路；当动触点与下方静触点接触时，加热电路工作，并且红灯亮，所以R2与红灯并联接入电路；衔铁的实质为一开关，衔铁应接在火线上，零线直接接在用电器的另一端；
（2）先根据图2读出当温度为40℃时R1的阻值；控制电流为0.2A，利用欧姆定律求出此时电路中的总电阻，然后根据串联电路电阻的特点求出滑动变阻器接入电路的阻值；
（3）先根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量，然后根据W=Pt求出电热器正常工作10min消耗的电能，最后根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出电热器的加热效率；
（4）由图2可知，要降低恒温箱的设定温度，就要减小热敏电阻的阻值；但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为0.2A，根据欧姆定律可知，应增大滑动变阻器连入的电阻值或减小电源电压，据此设计方案．

解答 解：
（1）由题意可知，当动触点与上方静触点接触时，电路为绿灯的基本电路；当动触点与下方静触点接触时，电路为R2与红灯的并联电路；衔铁应接在火线上，零线直接接在用电器的另一端，如下图所示：

（2）根据图2可知，当温度为40℃时，热敏电阻R1的阻值为28Ω；
当线圈中电流为0.2A时，由欧姆定律可得控制电路的总电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω；
因为R1与R0串联，
所以滑动变阻器接入电路的阻值：R0=R-R1=60Ω-28Ω=32Ω；
（3）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×6kg×（40℃-20℃）=5.04×105J；
由P=$\frac{W}{t}$可得，电热器正常工作10min消耗的电能：
W=Pt=1000W×10×60s=6×105J；
则电热器的加热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{6×1{0}^{5}J}$×100%=84%；           
（4）由图2可知，要使恒温水箱内设定的温度降低一些，就要减小热敏电阻R1的阻值；但为了使衔铁吸合时线圈中的电流仍为0.2A，根据欧姆定律I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$可知，应增大滑动变阻器R0接入电路的阻值或减小电源电压．
所以，方案一：将滑动变阻器R0接入电路的阻值调大一些； 方案二：换电源，降低电源电压．
答：（1）如上图所示；
（2）滑动变阻器接入电路阻值应为32Ω；
（3）电热器的加热效率为84%；
（4）方案一：将滑动变阻器R0接入电路的阻值调大一些；方案二：换电源，降低电源电压．

点评 本题考查了电磁继电器的连接、欧姆定律、吸热公式、电功公式的运用、电热转化效率以及串联电路的特点，关键是明白电磁继电器的工作原理，并能从图中获取有用信息，本题综合性强、难度较大．

练习册系列答案
相关题目
7．在观察“水的沸腾”实验中，当水温升到88℃时，每隔1min读一次温度计的示数，直到水沸腾3min后停止读数，数据记录如下表：
时间/min01234567
温度/℃88909496989898

（1）安装该实验装置时，应该先固定图1中A、B两铁圈中的B铁圈．
（2）小明读温度的方法如图1所示，他在实验中的错误是：视线未与温度计液柱的上表面相平．
（3）某次数据没有记录，当时温度计示数如图2所示为92℃．
（4）从表中可以看出水的沸点是98℃，水在沸腾过程中温度不变   （升高、不变或降低）．
（5）小华和小杰虽然选用的实验装置相同，但水开始沸腾的时刻不同，他们绘制的沸腾图象如图3所示，a、b两种图象表示水量较多的是图象b．
（6）小丽观察到沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程中的两种情况，如图4（a）、（b）所示，则图（a） 是水沸腾时的情况．
8．小明同学用托盘天平测量物体的质量，操作情况如图所示，其中错误的操作有：
（1）测量质量前没有把游码移到“零”刻度线；
（2）用手拿砝码；
（3）物体和砝码位置放反了．
15．如图所示是小华探究“凸透镜（f=12cm）成像规律”的实验装置，实验前他将烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上．

下表是小华通过实验记录的几组数据．
实验
次数		物距
u/cm		像距
v/cm
16015
23020
324 
42030
（1）在第3次实验中，为得到清晰的像，像距应为24cm，第4次实验时所成的像是倒立（倒立/正立）、放大（缩小/等大/放大）的实像．
（2）分析表中数据，你发现成倒立实像的大小与物距（焦距/像距/物距）有关．
（3）当光屏上得到一个放大的实像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大些，应将蜡烛靠近透镜，将光屏远离（靠近/远离）透镜．
（4）将蜡烛稍远离凸透镜，光屏上的像变模糊．要再次在光屏上得到清晰的像，可采用：①若移动光屏，则应将光屏靠近（远离/靠近）凸透镜；②若不移动光屏，则可在蜡烛和凸透镜之间再放上一个焦距合适的凹（凸/凹）透镜．
（5）小华测焦距f时，将凸透镜正对太阳，在透镜下方的白纸上呈现一光斑时，测得光斑到透镜的距离为L，将白纸再靠近透镜一段距离，发现白纸上又出现了相同大小的光斑，则L大于f（大于/等于/小于）；小华取一发光的小电灯放在凸透镜主光轴上离光心距离为L处，在透镜另一侧将白纸沿主光轴逐渐从透镜处远离透镜过程中，纸上的光斑大小将D．
A．一直变大      B．一直变小       C．先变大后变小     D．先变小后变大
（6）小刚和小阳在探究“凸透镜成实像的规律”时，分别使蜡烛和光屏同时在光具座上不停地左右移动，但一直没能在光屏上看到烛焰所成的清晰的像．你认为他们应该怎样改进？固定透镜位置，先确定蜡烛到透镜的距离（u＞f），再移动光屏．
2．关于电流与电源下列说法中正确的是（　　）
A．物理学规定把正电荷定向移动的方向定为电流方向
B．电源是把电能转化为其他形式能的装置
C．只要电路闭合，即使电路中没有电源，电路中也一定有电流
D．电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比
12．下表给出了在常温常压下一些物质的密度，阅读后请判断下面一些结论，其中正确的是（　　）
物质密度/（kg•m-3）物质密度/（kg•m-3）
纯水1.0×103冰0.9×103
煤油0.8×103干松木0.5×103
酒精0.8×103铜8.9×103
水银13.6×103铅11.3×103
A．质量相等的实心铜块和实心铅块，铜块的体积比铅块小
B．固体的密度都比液体的大
C．同种物质在不同状态下，其密度不同
D．不同的物质，密度一定不同
19．如图甲所示的一款多功能洗衣机，图乙是其简化电路图．此款洗衣机额定电压220V，它有两个档位，当开关置于位置1 时（电路接入R1和R2）为加热状态，消耗功率为2400W；当开关置于位置2 时（电路接入R2和电动机）为保温洗涤状态．已知电阻R1的阻值为22Ω，水的比热容为c水=4.2×103J/（ kg•℃）．
（1）在洗衣机内加入质量为20kg、初温为20℃的冷水，求加热状态下使水的温度升高50℃需要的时间；（不考虑热损失）
（2）求R2的阻值；
（3）已知洗衣机在保温洗涤状态下工作时，通过电路的总电流为2A．求电动机的功率．
16．关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　）
A．内能从热量多的物体向热量少的物体转移
B．物体的温度越高，它所含热量就越多
C．两个物体的温度相同，它们的内能就相同
D．物体的温度不变，它的内能可能改变
17．某电热水瓶的铭牌如下表所示．若热水瓶内装满水，在额定电压下工作．求：
（1）加热时通过电热水瓶的电流是多少？
（2）由图可知，开关S1和S2处于什么状态时电热水瓶处于加热状态？开关S1和S2处于什么状态时电热水瓶处于保温状态？
（3）假如晚上10h内电热水瓶不关，一直处于保温状态，那么，一个月多消耗多少电能？（一个月按30天计算）
电源220V　50Hz
功率加热时　1200W
保温时　　30W
容量2L

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