某电热水器具有加热和保温功能,其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计,R为热敏电阻,热敏电阻中允许通过的最大电流Ig=15mA,其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示,电电压U恒为6V,当电磁铁线圈中的电流I>8mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点a、b接触,加热电路接通:当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时,继电器上方触点c接触,保温电路接通,热敏电阻R和工作电路中的三只电阻丝R1、R2、R3,均置于储水箱中,U2=220V,加热时的功率P加热═2200W,保温时的功率P保温=110W,加热效率η=90%,R2=2R1,水的比热容,c水=4.2×103J/(g•℃),水箱内最低温度为0℃。金属板-|||-街然 绝缘板 c-|||-R3-|||-触点-|||-a b-|||-弹 R R1 R2-|||-5-|||-Ro U2-|||-控制电路 工作电路-|||-个/s-|||-600-|||-500-|||-400-|||-300-|||-200-|||-100-|||-(c)^circ C-|||-0 10 20 30 40 50 60 70 80-|||-甲 乙(1)为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值,试求热水器刚开始保温时水的温度。(2)电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆?(3)该热水器在加热状态下,将44g、20℃的水加热到50℃需要多少时间?

最佳答案

[答案](1)450Ω;70℃。(2)33Ω、66Ω、374Ω;(3)2800s。

[解析]

[详解](1).由题意可知,热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,电电压U1=6V,

控制电路中最小值:

R总小===400Ω,

当水箱内最低温度为0℃时,热敏电阻阻值最小,R最小,

R最小=100Ω。

保护电阻R0的最小值,保护电阻阻值至少为:

R0=R总小﹣R最小=400Ω﹣100Ω=300Ω,

热水器刚开始保温时,控制电路中的总电阻:

R总===750Ω,

热敏电阻的阻值为:

R=R总﹣R最小=750Ω﹣300Ω=450Ω,

由图乙可知,此时水温为70℃;

(2).由题意和电路图知:衔铁被吸下时,R1、R2并联,电热水器处于加热状态,

P加热=+=2200W,且R2=2R1,

所以+=2200W,

=2200W,

=2200W,

解得:R1=33Ω,

R2=2R1=2×33Ω=66Ω;

根据题意可知,电磁继电器上方触点和触点c接通时,电热水器处于保温状态,则由电路图知,此时R2、R3串联,

根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率:

P保温==110W,即=110W,

解得:R3=374Ω;

(3).水吸收的热量:

Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(g•℃)×44g×(50℃﹣20℃)=5.544×106J:

根据热效率公式η=可得,

加热电路消耗的能量:

W===6.16×106J,

加热时间:

t===2800s。

答:(1).为使控制电路正常工作,保护电阻R0阻值至少为450Ω;

若R0为该值,热水器刚开始保温时水的温度为70℃。

(2).电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为33Ω、66Ω、374Ω;

(3).该热水器在加热状态下,将44g、20℃的水加热到50℃需要2800s。

A. 春天,河道冰雪消融 B. 夏天,山间云雾蒸腾

C. 秋天,花草凝结露珠 D. 冬天,草木挂满白霜

[答案]A

[解析]

[详解]A.春天,冰雪消融,固态冰变成液态水,属于熔化现象,熔化吸热,故A正确;

B.雾是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小水滴,属于液化现象,液化放热,故B错误;

C.露珠是由空气中的水蒸气液化而成的,液化放热,故C错误;

D.霜,是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小冰晶,属于凝华现象,凝华放热,故D错误。