- 试题详情及答案解析
- （8分）下图甲为某电热水器的原理图（其铭牌如下表），其中低压控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，电源电压U1恒为6V．热敏电阻R和高压工作电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中．已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V．当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通．
储水箱额定水量
| 55kg
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额定电压
| 220V
|
加热功率
| 2200W
|
（1）当衔铁位于图甲所示位置时，高压工作电路中的总电阻为 Ω，此时电路处于 （选填“加热”或“保温”）状态．
（2）当电热水器在加热状态下正常工作时，给满水箱中的水加热，使其从25℃升高到45℃，需用时50min.求此加热过程中：
①水吸收的热量；
②电热水器的加热效率．【水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）】
（3）热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其热敏电阻R随温度变化的规律如图乙．为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大?- 答案：（1）220 保温
（2）①Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×55kg×（45℃-25℃）=4.62×106J
② W=Pt=2200W×3000s=6.6×106J
（3）为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作，当R达到最小值200Ω时，控制电路中的电流不超过最大值I0＝15mA，此时R0取最小值。
R0=R总-R=400Ω-200Ω=200Ω - 试题分析：（1）当衔铁位于图甲所示位置时，高压工作电路中R2＝66Ω与R3＝154Ω串联接入电路，总电阻为R= R2+ R3=66Ω+154Ω=220Ω，此时接入电路中总电阻最大，故电路处于保温状态。（2）由题意知：水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），质量m=55kg，升高的温度Δt=45℃-25℃=20℃，加热状态时的功率P=2200W，时间t=50min=3000s，则①水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×55kg×20℃=4.62×106J；②消耗的电能W=Pt=2200W×3000s=6.6×106J加热效率。
（3）由题意知：为保护热敏电阻R使低压控制电路正常工作，当R达到最小值R=200Ω时，控制电路中的电流不超过最大值I0＝15mA，此时R0取最小值，则，R0=R总-R=400Ω-200Ω=200Ω。
考点：电路的综合分析与计算