Question

【题目】如图1为一恒温水箱电路结构示意图，包括控制电路和工作电路两部分，控制电路：电源电压恒为12V，R1为热敏电阻（置于水箱中），阻值随温度变化的关系如图2所示，R0为滑动变阻器，线圈电阻不计，线圈中电流大于0.2A时衔铁被吸下；工作电路：R2为电热器，上面标有“220V 1000W”的字样，L1、L2为红绿指示灯，其额定电压均为220V，加热时红灯正常发光，绿灯不亮，停止加热时绿灯正常发光，红灯不亮．

（1）按要求连接好工作电路；

（2）为了使水箱内温度保持在60℃（水温低于60℃时电热器工作，高于60℃时停止加热），滑动变阻器接入电路阻值应为多少？

（3）水箱内装有质量为6kg20℃的冷水，电热器正常工作20min后自动停止加热，求电热器的加热效率；

（4）为了使恒温水箱内设定的温度降低一些，请你想出两种办法？

Answer 1

【答案】（1）如图

（2）滑动变阻器接入电路阻值应为28Ω；

（3）电热器的加热效率为84%；

（4）方案一：将滑动变阻器R0接入电路的阻值调大一些；

方案二：换电源，降低电源电压

【解析】

试题分析：（1）当动触点与上方静触点接触时，电路为绿灯的基本电路；当动触点与下方静触点接触时，电路为R2与红灯的并联电路；如下图所示：

（2）根据图2示可知，当温度为60℃时，热敏电阻R1的阻值为32Ω；

由I=可知，当电路电流为0.2A时，控制电路的总电阻：R===60Ω；

因为R1与R0串联，所以R0接入电路的阻值：R0=R﹣R1=60Ω﹣32Ω=28Ω；

（3）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×6kg×（60℃﹣20℃）=1.008×106J；

电流做的功：W=Pt=1000W×20×60s=1.2×106J；

电热器的加热效率：η=×100%=×100%=84%；

（4）从图乙可知，要降低恒温箱的设定温度，就要减小热敏电阻R1的阻值；但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为0.2A，根据欧姆定律I=可知，应增大滑动变阻器R0接入电路的阻值或减小电源电压．

故方案一：将滑动变阻器R0接入电路的阻值调大一些；

方案二：换电源，降低电源电压．