题目内容
5．图甲所示是我市某家用电辅热式平板太阳能热水器，其电加热器的额定功率为1500W．图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为12V，水位指示表（由量程为0～0.6A电流表改成），R0阻值为10Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示．求：
（1）热水器正常加热时，电热丝电阻；（结果保留一位小数）
（2）阴雨天，将储水箱中50kg、30℃的水加热到50℃，正常通电时间；[设电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，c水=4.2×103J/（kg•℃）]
（3）当水位指示表指示储水箱水深为40cm时，探测电路中压敏电阻Rx的电功率．
分析 （1）利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出电阻；
（2）先利用水的吸热公式求出水吸收的热量，再利用P=$\frac{W}{t}$求出加热时间；
（3）当水位指示表指示储水箱深为40cm，由图象读出压敏电阻，由串联电路特点和和欧姆定律计算此时的电流，由P=I2R计算Rx的电功率．
解答 解：
（1）由题可知，电加热器的额定功率为1500W，电压U=220V，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得电热丝电阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{1500W}$≈32.3Ω；
（2）储水箱中水吸收的热量为：
Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（50℃-30℃）=4.2×106J，
电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，由此可知，
W=Q=Pt，
正常通电时间：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{1500W}$=2800s；
（3）由乙图知，R0与Rx串联，电流表测电路中电流，
由丙图可知，h=0.4m时，Rx=90Ω，
由串联电路特点和欧姆定律可得则探测电路中压敏电阻Rx的电流为：
Ix=I=$\frac{U}{{R}_{x}+{R}_{0}}$=$\frac{12V}{90Ω+10Ω}$=0.12A，
由P=I2R可得Rx的电功率：
Px=I2Rx=（0.12A）2×90Ω=1.296W．
答：（1）热水器正常加热时，电热丝电阻32.3Ω；
（2）正常通电要2800s；
（3）当水位指示表指示储水箱水深为40cm时，探测电路中压敏电阻Rx的电功率1.296W．
点评 本题是电和热的综合题，考查了电路中的相关知识，对学生的审题能力、图象分析和计算能力等要求较高，难度较大．
名校课堂系列答案
如图所示，电路中电源电压为6V．闭合开关S，电压表示数为4V，电流表示数为0.4A．求：
| A． | 电磁继电器是一种电路开关 | |
| B． | 地磁场的N极在地球的北极附近 | |
| C． | 奥斯特实验说明通电导体周围存在着磁场 | |
| D． | 将能自由转动的小磁针放在磁场中的P点，小磁针静止时N极所指的方向就是P点磁场的方向 |
如图所示，滑动变阻器标有“100Ω 1A”，电源电压为18V，保持不变，当开关S闭合后，电流表的示数为0.5A电压表的示数为13V．求：
如图所示的电路中，当开关S1和S2都闭合时（ ）| A． | 只有灯L1能发光 | B． | 灯L1、灯L2都不能发光 | ||
| C． | 灯L1、灯L2都能发光 | D． | 只有灯L2能发光 |