Question

【題目】如圖是某飲水器的原理圖．飲水器的容器內(nèi)有密封絕緣的電熱絲R1和熱敏電阻Rx，只要水面到達(dá)如圖所示的位置，接觸開關(guān)S1就會(huì)導(dǎo)通，繼電器開關(guān)S2的作用是當(dāng)飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路．

（1）已知電熱絲R1的阻值為12.1Ω，求飲水器的正常加熱功率．

（2）為了使繼電器開關(guān)S2在飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，Rx必須選用阻值隨溫度升高而 的熱敏電阻．若想降低飲水器加熱的最高溫度，可將滑動(dòng)變阻器R2的滑片向 調(diào)節(jié)．

（3）已知該飲水器容積為10L，當(dāng)只有飲水器接入電路中時(shí)，它將水從20℃加熱到100℃用時(shí)16min，同時(shí)通過電能表觀察到飲水器消耗了1kWh的電能．試求該飲水器加熱過程中的熱效率．

Answer 1

【答案】（1）飲水器的正常加熱功率4000W．

（2）變大；右．

（3）該飲水器加熱過程中的熱效率93．3%．

【解析】試題分析：（1）飲水器的正常加熱功率P===4000W．

（2）如果希望水溫水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，即水沸騰時(shí)，使繼電器開關(guān)S2斷開，停止加熱，則使繼電器開關(guān)S2斷開，應(yīng)減弱電磁鐵的磁性，根據(jù)影響電磁鐵的磁性的因素可知應(yīng)減小控制電路中電流，

根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)熱敏電阻阻值變大，所以熱敏電阻Rx阻值應(yīng)隨溫度升高而變大．

若想降低飲水器加熱的最高溫度，即控制電路中在飲水器里水的溫度較低時(shí)，就達(dá)到使繼電器開關(guān)S2斷開，停止加熱的目的；

由于使繼電器開關(guān)S2斷開的最小電流時(shí)一定的，則為了使控制電路中的總阻值提前達(dá)到S2斷開的最小電流熱應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器R2的阻值，即的滑片向右調(diào)節(jié)．

（3）已知水的體積V=10L=0.01m3，

由ρ=得：水的質(zhì)量為m=ρV=1×103kg/×0.01m3=10kg，

水吸收的熱量：

Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣20℃）=3.36×106J；

則效率η=×100%=×100%≈93.3%．