Question

8．图甲是某电热水器的电路图．其中U=3V，R₂为可调电阻；R₁为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图乙所示；R₃为电阻丝加热器；R₁和R₃均置于水箱中，继电器线圈电阻忽略不计．当继电器线圈中的电流达到0.04A时，继电器的衔铁会被吸下．

（1）热水器中水的温度升高时，热敏电阻的阻值R₁将变小（填“变大”“变小”或“不变”）．
（2）当继电器线圈中的电流达到0.06A，指示灯绿灯（填“红灯”或“绿灯”）发光，线圈下端M的磁极是S（填“N”或“S”）极．
（3）如果电热水器储有40kg的水，加热器R₃工作1小时产生了4.2×10⁶J的热量，其中有80%被水吸收，则水的温度升高了多少摄氏度？
（4）如果将热水器中的最高水温设置为80℃，R₂的阻值应该调至多大？

Answer 1

分析 （1）由图示图象判断电阻如何变化．
（2）根据图示电路图分析答题，应用安培定则判断出电磁铁的极性．
（3）由热量公式可以求出水升高的温度．
（4）由欧姆定律求出控制电路的总电阻，然后由图示图象求出热敏电阻阻值，最后由串联电路特点求出R₂的阻值．

解答 解：（1）由图乙图象可知，热水器中水的温度升高时，热敏电阻的阻值R₁将变小．
（2）当继电器线圈中的电流达到0.06A时，大于0.04A，继电器的衔铁被吸下，由图示电路图可知，指示灯绿灯发光，由安培定则可知，线圈下端M的磁极是S极．
（3）水吸收的热量：Q_吸=80%×4.2×10⁶J=3.36×10⁶J，
由Q_吸=cm△t可知，水升高的温度：△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{3.36×1{0}^{6}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×40kg}$=20℃；
（4）由I=$\frac{U}{R}$可知，控制电路阻值：R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.04A}$=75Ω，
由图示图象可知，80℃时R₁的阻值为15Ω，则R₂的阻值为R₂=R_总-R₁=75Ω-15Ω=60Ω．
答：（1）变小；（2）绿灯；S；
（3）水的温度升高了20℃；
（4）如果将热水器中的最高水温设置为80℃，R₂的阻值应该调至60Ω．

点评 （1）明确图中左侧为控制电路，右侧为工作电路，两电路依据中间的电磁铁来发生相互作用，是搞清这一装置原理的关键点之一；
（2）对欧姆定律的应用要熟练．