Question

【题目】太阳能热水器的电脑芯片可以通过“水位水温传感器”的电阻变化来检测水位和水温变化，从而自动控制进水、加热等。某型号的太阳能热水器的“水位水温传感器”有红、蓝、白、绿四根不同颜色的引出线，其内部结构示意图如图甲所示，其中的水位传感器利用不纯净的水能导电的性质来工作。解答下列问题：

(1)水位越高，红、蓝两线间的电阻__________（越大/越小）（图中的四个电阻阻值相等，水箱内A、B、C、D、E、F、G、H均为裸露的金属触点，忽略水的电阻）。如果实际水位已经下降了，但它的显示屏总显示水是满的，那么水位传感器的故障原因是______________。

(2)阴雨天时需要电辅助加热。已知加热功率为1500W，要把水箱里的150kg水从40℃加热到60℃，需要多长时间？________（不计热损失）［c水＝4.2×103J/（kg·℃）］

(3)张杨手头有一个维修师傅换下来的“水位水温传感器”，其热敏电阻还是好的，于是就想自制一个指针式热敏温度计，他设计的电路如图乙所示。如果电路中电源电压等于l2V，定值电阻R0的阻值是2kΩ，这种热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图丙所示，那么这个指针式热敏温度计的25℃温度刻度跟电压表多少伏的刻度对应？____________

Answer 1

【答案】 越小 AE短路 8400s 2V

【解析】（1）因为水位传感器利用不纯净的水能导电的性质来工作的，所以浸入水面下的电阻被短路，由此可知，水位越高，红、蓝两线间的电阻越小；若实际水位已经下降了，但显示屏总显示水是满的，说明红、蓝两线始终处于短路，即水位传感器的故障原因是AE短路；

（2）水吸收的热量是：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg℃）×150kg×（60℃-40℃）=1.26×107 J，

因为Q吸 =W=1.26×107 J，

所以由P=W/t知道，加热时间是：t=W/P=1.26×107J/1500W=8400s

（3）从图像知道，当温度是25℃时，热敏电阻的阻值是10kΩ，

因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时电路中的电流是：I=U/R0+Rt=12V/2×103Ω+104Ω=1×10-3 A，

故定值电阻两端的电压是：U0 =IR0 =1×10-3 A×2×103Ω=2V，即25℃的刻度对应的是电压表2V的位置。