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    6．如图是某饮水器的原理图．饮水器的容器内有密封绝缘的电阻丝R1和热敏电阻R2，只要水平到过如图所示的位置，接触开关S1就会导通．继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路．

    （1）已知电热丝R1的阻值为24.2Ω，求饮水器的正常加热功率．
    （2）当热水在加热的过程中，继电器开关中电磁铁的右端为N极，为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，Rx必须选用阻值随温度升高而增大的热敏电阻．若想降低饮水器加热的最高温度，可将滑动变阻器R2的滑片向右调节．
    （3）已知该饮水器容积为l0L，当只有饮水器接入电路中时，它将水从20℃加热到l00℃用时16min，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1kW•h的电能．试求该饮水器加热过程中的热效率．（水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）；水的密度ρ=1.0×103kg/m3）

    分析 （1）知道饮水器正常加热时的电压和电阻，根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出其功率；
    （2）①电磁铁的磁极可以用安培定则判断，右手握住螺线管，四指弯向线圈中电流的方向，则大拇指所指的就是电磁铁的N极；
    ②如果希望水温水加热至沸腾后能自动切断加热电路时，根据电路的连接可知应使继电器开关S2断开，即电磁铁的磁性应减弱，根据影响电磁铁的磁性的因素可知控制电路中电流的变化，根据欧姆定律判断出此时热敏电阻阻值变大，由此可判断热敏电阻Rx阻值与温度的变化情况；
    ③若想降低饮水器加热的最高温度，根据控制电路中电流的变化即可判断滑动变阻器R2的阻值的变化；
    （3）根据m=ρV求出水的质量，又知道水的初温和末温、水的比热容，利用Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出该饮水器加热过程中的热效率．

    解答 解：（1）饮水器的正常加热功率：
    P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{24.2Ω}$=2000W；
    （2）①根据安培定则，用右手握住螺线管，使四指指向线圈中电流的方向，则大拇指所指的右端为电磁铁的N极；
    ②为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路，停止加热，应减弱电磁铁的磁性，根据影响电磁铁的磁性的因素可知应减小控制电路中电流，此时热敏电阻阻值变大，所以热敏电阻Rx阻值应随温度升高而增大；
    ③若想降低饮水器加热的最高温度，即控制电路中在饮水器里水的温度较低时，就达到使继电器开关S2断开，停止加热的目的；由于使继电器开关S2断开的最小电流是一定的，则为了使控制电路中的总阻值提前达到S2断开的最小电流热应增大滑动变阻器R2的阻值，即的滑片向右调节．
    （3）水的体积：
    V=10L=10dm3=0.01m3，
    由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
    m=ρV=1.0×103kg/×0.01m3=10kg，
    水吸收的热量：
    Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃-20℃）=3.36×106J，
    该饮水器加热过程中的热效率：
    η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{6}J}{1×3.6×1{0}^{6}J}$×100%≈93.3%．
    答：（1）饮水器的正常加热功率2000W．
    （2）N；增大；右．
    （3）该饮水器加热过程中的热效率93.3%．

    点评 本题为电学和热学、磁学的综合题，涉及到电功率公式、安培定则、电磁继电器的工作特点、密度公式、吸热公式、效率公式的综合应用等，有一定的难度．

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