Question

20．图甲所示是我市某家用电辅热式平板太阳能热水器，其铭牌上标有电加热的功率为1000W．图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24V，A为水位指示表（由量程为0～0.6A电流表改成），R₀阻值为10Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图丙所示．

（1）热水器正常电加热时，电热丝电阻多大（结果保留一位小数）？若阴雨天，将储水箱中50kg、30℃的水加热到50℃，正常通电要多长时间？[若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失]
（2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m时，探测电路中的电流多大？

Answer 1

分析 （1）已知电加热的额定功率，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出电阻；利用水的吸热公式求出水吸收的热量，再利用P=$\frac{W}{t}$求出加热时间；
（2）当水位指示表指示储水箱深为0.2m，由图象读出压敏电阻，由串联电路特点和和欧姆定律计算此时的电流

解答 解：
（1）由题可知，电加热器的额定功率为1000W，正常工作时的电压U=220V，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热丝的电阻：R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω；
水吸收的热量为：Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（50℃-30℃）=4.2×10⁶J，
若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，则W=Q_吸=Pt，
所以，通电时间：t=$\frac{W}{P}$=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{1000W}$=4200s；
（2）由丙图可知，当h=0.2m时，R_x=150Ω，
则探测电路中的电流：I=$\frac{U}{{R}_{x}+{R}_{0}}$=$\frac{24V}{150Ω+10Ω}$=0.15A．
答：（1）热水器正常加热时，电热丝电阻48.4Ω；正常通电要4200s；
（2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2m时，探测电路中的电流为0.15A．

点评 本题是电和热的综合题，考查了电路中的相关知识，对学生的审题能力、图象分析和计算能力等要求较高，难度较大．