Question

【題目】科技小組的同學設(shè)計了如圖甲所示的恒溫水箱溫控電路（設(shè)環(huán)境溫度不高于20℃），由工作電路和控制電路組成。工作電路中的電熱器上標有“220V 2000W”的字樣；控制電路中熱敏電阻Rt作為感應(yīng)器探測水溫，置于恒溫水箱內(nèi)，其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，R1為滑動變阻器。電磁鐵產(chǎn)生的吸引力F與控制電路中電流I的關(guān)系如圖丙所示，銜鐵只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下。閉合開關(guān)S（不計繼電器線圈的電阻）。

(1)用電熱器給恒溫箱中100kg的水加熱，正常工作20min時，水溫由20℃升高到25℃，求電熱器的加熱效率？_____

(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使R1=280Ω，為了把溫度控制在25℃左右，設(shè)定在水溫低于25℃時自動加熱，在水溫達到25℃時停止加熱，求控制電路中的電源電壓U是多少？____

(3)設(shè)控制電路中電源電壓U不變，將水箱中水溫由25℃的恒溫調(diào)節(jié)到30℃的恒溫，應(yīng)______（填“增大”或“減小”）滑動變阻器接入電路中的阻值。

Answer 1

【答案】87.5% 36V 增大

【解析】

(1)水吸收的熱量是

Q吸=cmt=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（25℃﹣20℃)=2.1×106J

電熱器消耗的電能

W=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J

電熱器的加熱效率

(2)當水溫達到25℃時停止加熱，由圖乙可知，熱敏電阻的阻值為Rt=80Ω，則根據(jù)串聯(lián)電路的總阻值等于各電阻之和可知：電路中的總電阻是

R總=Rt+R1=80Ω+280Ω=360Ω

銜鐵受到3N的吸引力，由圖像丙可知，控制電路中電流為

I=100mA=0.1A

由歐姆定律得：電源電壓

U=IR總=0.1A×360Ω=36V

(3)要將空調(diào)啟動的溫度調(diào)高，則熱敏電阻的阻值將減小，由可知，當電源電壓一定時，熱敏電阻越小，則滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)增大。

答：(1) 電熱器的加熱效率為87.5%；

(2) 控制電路中的電源電壓U是36V；

(3) 應(yīng)增大滑動變阻器接入電路中的阻值。