Question

【題目】如圖甲所示是某品牌飲水器的原理圖．飲水器的容器內有密封絕緣的電熱絲R1和熱敏電阻Rx ， 只要水面到達如圖所示的位置，接觸開關S1就會導通．繼電器開關S2的作用是當飲水器內的水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路．
（1）已知定值電阻R1和熱敏電阻Rx的電流隨電壓的變化曲線是如圖乙中A、B、C中的兩條．定值電阻R1的阻值是Ω，飲水器的正常加熱功率是W．
（2）為了使繼電器開關S2在飲水器內的水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路，熱敏電阻Rx應選擇如圖乙中的（選填“A，B，C”）．在使用過程中，發現飲水器內的水實際加熱到90℃時，加熱電路就自動切斷了，為了使水能在加熱至沸騰后加熱電路才自動切斷，可將滑動變阻R2的滑片向調節．
（3）已知該飲水器裝有10L水，當只有飲水器接入電路中時，它將水從10攝氏度加熱到100攝氏度用時14分鐘，同時通過電能表觀察到飲水器消耗了1.1kWh的電能．該飲水器加熱過程中的實際功率是W；它的熱效率是（保留一位小數）．

Answer 1

【答案】
（1）10；4840
（2）C；左
（3）4714.3；95.5%
【解析】解：（1）因為R1是定值電阻，則通過R1的電流與它兩端電壓成正比，其I﹣U圖象為過原點的傾斜直線，由圖可知，B為定值電阻R1的電流隨電壓的變化曲線；由歐姆定律結合B圖象可得，R1的阻值：R1= = =10Ω，
飲水器的工作電路為R1的簡單電路，其正常加熱功率：P= = =4840W．（2）①為了使飲水器在水加熱至沸騰后能自動切斷加熱電路，則應使繼電器開關S2斷開，應減弱電磁鐵的磁性，根據影響電磁鐵磁性強弱的因素可知應減小控制電路中的電流；
由歐姆定律可知此時熱敏電阻的阻值應變大，即熱敏電阻Rx的阻值應隨溫度升高而變大，而圖乙中C曲線反映了電阻的阻值隨溫度升高（電壓變大）而變大的特性，故選C．②若要飲水器內的水加熱到90℃還能繼續加熱，即繼電器開關S2仍然是閉合的，需要增強電磁鐵的磁性，應增大此時控制電路中的電流，由歐姆定律可知應減小控制電路的總電阻，而溫度為90℃時熱敏電阻的阻值是一定的，所以應減小滑動變阻器R2的阻值，即R2的滑片向左調節．（3）已知水的體積V=10L=0.01m3 ，
由ρ= 可得，水的質量為：
m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg；
水吸收的熱量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣10℃）=3.78×106J；
飲水器消耗的電能：
W=1.1kWh=1.1×3.6×106J=3.96×106J，
該飲水器加熱過程中的實際功率：
P實= = ≈4714.3W；
則它的熱效率：
η= ═ ×100%≈95.5%．
所以答案是：（1）10；4840；（2）C；左；（3）4714.3；95.5%．