【題目】科技小組的同學設計了如圖甲所示的恒溫水箱溫控電路(設環(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作為感應器探測水溫,置于恒溫水箱內(nèi),其阻值隨溫度變化的關系如圖乙所示,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 (填“增大”或“減小”)滑動變阻器接入電路中的阻值.

【答案】(1)87.5%;(2)36V;(3)增大

【解析】

試題分析:(1)水吸收的熱量是Q=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η=Q/W=2.1×106J/2.4×106J=87.5%;

(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=Rt+R1=80Ω+280Ω=360Ω,銜鐵受到3N的吸引力,由圖象丙可知,控制電路中電流為:I=100mA=0.1A,由歐姆定律得:電源電壓U=IR=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I=U/(Rt+R1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增大。

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