小星同学为自家的洗浴电热水器设计了一个自动控制装置,如图所示.R1是一个热敏电阻(置于热水器水中),其阻值随温度的变化关系如表I所示.表Ⅱ是这个电热水器的铭牌.已知继电器线圈电阻R2为10Ω,左边电源的电压U0为6V不变.当继电器线圈R2中的电流增大到某一数值时,继电器的衔铁被吸下,电热水器电路断开;当继电器线圈中的电流减小到某一数值时,继电器的衔铁被释放,电热水器电路闭合,开始工作.
表I
?温度t/℃?10?20?30?40?50?60?70?80?90?电阻R/Ω?60?42?30?20?15?10?8?6?5表II
?型号?FED-H50?额定电压?交流220V?最大水量?50kg?频率?50Hz?额定内压?0.75MPa?额定功率?2000W请解答:
(1)正常工作时,电热水器的电阻是多少?
(2)分析表I,热敏电阻的阻值随温度如何变化?
(3)若电热水器内的水温控制在30~60℃之间,求衔铁被吸下、电热水器电路被断开时,继电器线圈中的电流是多少?
(4)电热水器正常工作时,将整箱水从30℃加热到60℃需要多长时间?(c水=4.2×103J/(kg?℃),不计热损失)
网友回答
解:(1)从电热水器的铭牌可知,电热水器的功率P=2000W,
电热水器的电阻R===24.2Ω.
答:电热水器的电阻为24.2Ω.
(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而减小.
(3)由表I可知,温度为60℃时,热敏电阻的阻值R1=10Ω,此时串联电路总电阻R总=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω,
继电器线圈中的电流是I===0.3A.
答:继电器线圈中的电流是0.3A.
(4)将整箱水从30℃加热到60℃需要吸收热量Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(60℃-30℃)=6.3×106J,
因不计热损失,故W=Q,
所以加热时间t====3150s.
答:将整箱水从30℃加热到60℃需要3150s.
解析分析:(1)已知电热水器的额定电压和额定功率,根据公式R=可求电热水器的电阻.
(2)从表I中可以看出热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的规律.
(3)分析表I可以知道,当温度为60℃时热敏电阻的阻值,进而求出串联电路的总电阻,根据公式I=可求继电器线圈中的电流.
(4)根据公式Q=cm△t可求水升高到60℃时吸收的热量,不计热量损失,消耗的电能完全转化成内能,根据公式t=可求加热的时间.
点评:本题考查电阻、电流、热量和时间的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道串联电阻的规律,还要学会从题目所给信息中找到有用的数据.