Question

【題目】某同學為自家小魚缸設計了一款具有“加熱”和“保溫、循環”功能的裝置，電路圖如圖所示，其中電源電壓為36V，電動機標有“12V 6W”字樣。使用時，先閉合S1，當魚缸中水溫低于20℃時，S2自動閉合，裝置處于“加熱”狀態； 水溫達到25℃時，S2自動斷開，電動機正常工作使水流動，裝置處于“保溫、循環”狀態。求：

（1）“保溫、循環”時，電動機正常工作的電流、加熱管R0兩端的電壓及阻值；

（2）“加熱”時，加熱管R0的電功率；

（3）“加熱”時，此裝置5000s可將5.4kg的水由20℃加熱到25℃．此時R0的加熱效率是多少？[c水=4.2×103J/（kg℃）]

Answer 1

【答案】（1）0.5A； 24V； 48Ω；（2）27W；（3）84%

【解析】(1)由電路圖可知,當閉合S1、斷開S2時,電動機和加熱管R0串聯，電動機正常工作的功率：P1＝P額＝6W,其兩端的電壓：U1＝U額＝12V，由P＝UI得，電動機正常工作的電流：I＝＝0.5A。根據串聯電路電壓規律可知,加熱管R0兩端的電壓：U0＝UU1＝36V12V＝24V。由歐姆定律得,加熱管R0的阻值：R0＝48Ω。(2)當閉合S1、S2時,電動機被短路,電路為加熱管R0的簡單電路，小魚缸處于加熱狀態，則“加熱”時,加熱管R0的電功率：P＝＝27W。(3)由P＝得，加熱消耗的電能：W＝Pt＝27W×5000s＝1.35×105J，水吸收的熱量：Q吸＝c水m(tt0)＝4.2×103J/(kg℃)×5.4kg×(25℃20℃)＝1.134×105J，此時R0的加熱效率：η＝×100%＝×100%＝84%.