Question

【題目】如圖所示為一恒溫水箱電路結構示意圖，包括控制電路和工作電路兩部分，控制電路：電源電壓恒為12V，R1為熱敏電阻（置于水箱中），阻值隨溫度變化的關系如圖2所示，R0為滑動變阻器，線圈電阻不計，線圈中電流大于0.2A時銜鐵被吸下；工作電路：R2為電熱器，上面標有“220V 1000W＂的字樣，L1、L2為紅綠指示燈，其額定電壓均為220V，加熱時紅燈正常發光，綠燈不亮，停止加熱時綠燈正常發光，紅燈不亮。

(1)按要求連接好工作電路；

(2)為了使水箱內溫度保持在40℃（水溫低于40℃時電熱器工作，高于40℃時停止加熱），滑動變阻器接入電路阻值應為多少？

(3)水箱內裝有質量為6kg 、20℃的冷水，電熱器正常工作10min后自動停止加熱，求電熱器的加熱效率；

(4)為了使恒溫水箱內設定的溫度降低一些，請你想出兩種辦法？

Answer 1

【答案】(1) ；(2) 32Ω；(3) 84%；(4) 方案一：將滑動變阻器R0 接入電路的阻值調大一些；方案二：換電源，降低電源電壓。

【解析】

(1)當動觸點與上方靜觸點接觸時，電路為綠燈的簡單電路；當動觸點與下方靜觸點接觸時，電路為R2 與紅燈的并聯電路，故工作電路如下圖所示：

(2)由圖2示知道，當溫度為40℃時，熱敏電阻R1 的阻值為28Ω；由知道，當電路電流為0.2A時，控制電路的總電阻是：

；

因為R1 與R0 串聯，所以，R0 接入電路的阻值是：

R0=R- R1 =60Ω-28Ω=32Ω；

(3)由Q=cmΔt知道，水吸收的熱量是：

Q吸=cmΔt=4.2×103 kg/m3 ×6kg×（40℃-20℃）=5.04×105 J；

電流做的功是：

W=Pt=100W×10×60s=6×105 J；

電熱器的加熱效率是：

；

(4)由圖乙知道，要降低恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻R1的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為0.2A，根據歐姆定律知道，應增大滑動變阻器R0接入電路的阻值或減小電源電壓。

故方案一：將滑動變阻器R0 接入電路的阻值調大一些；

方案二：換電源，降低電源電壓。

答：(2)滑動變阻器接入電路阻值應為32Ω；

(3)電熱器的加熱效率為84%；

(4)方案一：將滑動變阻器R0 接入電路的阻值調大一些；方案二：換電源，降低電源電壓。