题目内容
18．如图1所示为一容积为5L的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：低压电源U，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，小于0.18A时衔铁被释放；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）当温度设定在60℃-80℃时，某次从衔铁吸下到释放用时14分钟，求
①此过程中水吸收的热量
②电加热器的加热效率；（水的比热容为4.2×103J/kg•℃）
（2）要将控制的温度设定在60℃-80℃，则应该用什么规格的低压电源，R0调节至多大？
分析 （1）①知道水的体积，根据m=ρV求出水的质量，设定的温度为水的初温和末温以及比热容，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
②根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出电加热器的加热效率；
（2）由题意可知，当温度为60℃时，线圈中电流等于0.2A时衔铁被吸下，由图象可知R1的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压，当温度为80℃时，线圈中的电流等于0.18A时衔铁被释放，
由图象可知R1的阻值，再根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值，进一步求出电源的电压．
解答 解：（1）①水的体积：
V=5L=5dm3=5×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（80℃-60℃）=4.2×105J；
②由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的电能：
W=Pt=1000W×14×60s=8.4×105J，
电加热器的加热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{8.4×1{0}^{5}J}$×100%=50%；
（2）由题意可知，当温度为60℃时，线圈中电流等于0.2A时衔铁被吸下，
由图象可知，R1的阻值为32Ω，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电源的电压：
U=I1（R1+R0）=0.2A×（32Ω+R0），
当温度为80℃时，线圈中的电流等于0.18A时衔铁被释放，
由图象可知，R1′的阻值为40Ω，
则电源的电压：
U=I1′（R1+R0）=0.18A×（40Ω+R0），
因电压电源的电压不变，
所以，0.2A×（32Ω+R0）=0.18A×（40Ω+R0），
解得：R0=40Ω，
电源的电压U=I1（R1+R0）=0.2A×（32Ω+40Ω）=14.4V．
答：（1）①此过程中水吸收的热量为4.2×105J；②电加热器的加热效率为50%；
（2）要将控制的温度设定在60℃-80℃，则应该用14.4V的低压电源，R0调节至40Ω．
点评 本题考查了密度公式和吸热公式、电功公式、效率公式、串联电路的特点以及欧姆定律的应用，从题干和图象中获取有用的信息是关键．
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| A． | 乙丙丁甲 | B． | 丙乙甲丁 | C． | 乙丙甲丁 | D． | 丙乙丁甲 |
