如圖是一款即熱式電熱飲水機的原理示意圖，它可以設定不同的出水溫度，R是加熱電阻絲，其規格為“220V1600W...

問題詳情：

如圖是一款即熱式電熱飲水機的原理示意圖，它可以設定不同的出水溫度，R是加熱電阻絲，其規格為“220V 1600W”；控制電路中的直流電源變換器能將220V交流電轉換成6V的直流電，Rt是熱敏電阻，其阻值與溫度的關係式為Rt=10+0.5t（式中Rt單位是Ω，t的單位是℃）．電磁鐵線圈電阻為10Ω，R0是滑動變阻器，當電磁繼電器線圈中的電流小於等於20mA時，銜鐵片會*起，觸點分離，熱水器停止加熱．

（1）請根據要求將加熱電阻絲R連入電路．

（2）加熱電阻絲R的阻值有多大？

（3）該熱水器把體積為150mL，初溫為20℃的水加熱到100℃，只需35s，則該熱水器的加熱效率是多少？

（4）如果初溫為20℃的150mL水加熱到80℃，則滑動變阻器的阻值要調到多大？

【回答】

【考點】電功與熱量的綜合計算；串、並聯電路的設計；歐姆定律的應用．

【分析】（1）電磁繼電器相當於開關，連線時開關應控制火線，然後把電熱絲接入電路中；

（2）知道加熱電阻的額定電壓和額定功率，根據P=求出加熱電阻絲R的阻值；

（3）知道水的體積，根據m=ρV求出水的質量，又知道水的初溫、末溫和比熱容，根據Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量，根據W=Pt求出消耗的電能，利用η=×100%求出該熱水器的加熱效率；

（4）根據Rt=10+0.5t求出水加熱到80℃時Rt的阻值，根據歐姆定律求出電路中的電流為20mA時電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出滑動變阻器調節到的阻值．

【解答】解：（1）電磁繼電器的觸電與火線相連，如下圖所示：

（2）由P=可得，加熱電阻絲R的阻值：

R===30.25Ω；

（3）熱水器的體積V=150mL=150cm3，

由ρ=可得，水的體積：

m=ρV=1.0g/cm3×150cm3=150g=0.15kg，

水吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.15kg×=5.04×104J，

由P=可得，消耗的電能：

W=PRt′=1600W×35s=5.6×104J，

該熱水器的加熱效率：

η=×100%=×100%=90%；

（4）由Rt=10+0.5t可得，水加熱到80℃時，熱敏電阻的阻值Rt=50Ω，

由I=可得，電路中的電流為20mA時電路中的總電阻：

R總===300Ω，

因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，

所以，滑動變阻器調節到的阻值：

R0=R總﹣R線圈﹣Rt=300Ω﹣10Ω﹣50Ω=240Ω．

答：（1）如上圖所示；

（2）加熱電阻絲R的阻值為30.25Ω；

（3）該熱水器的加熱效率是90%；

（4）如果初溫為20℃的150mL水加熱到80℃，則滑動變阻器的阻值要調到240Ω．

知識點：焦耳定律

題型：計算題