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【题目】图为小颖同学设计的电热水器的原理图,该电热水器具有加热、保温功能。图中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I<10mA时,继电器上方触点和触点c接通;当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,其电阻R随温度变化的规律如图10,热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V。

(1)衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是多大?

(2)保温状态下,若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%,求10分钟内热水器散失的热量;

(3)为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值,衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?

【答案】122Ω21.65×105J3200Ω60℃

【解析】1)由电路图知:衔铁被吸下时,R1R2并联,

由并联电路的特点知:

电路总电阻

答:衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是22Ω

2)由电路图知,保温状态下:R2R3R串联,

10min加热电路产生的热量

10分钟内热水器散失的热量

答:10分钟内热水器散失的热量是1.65×105J

3)由由图2可知,热敏电阻的最小值是R=200Ω

R最小,控制电路中的电流不超过最大值时,保护电阻R0阻值最小,

得:保护电阻R0的最小值

由题意知,衔铁刚好被吸下时,电路电流I=10mA=0.01A

此时电流总电阻

此时热敏电阻R=R﹣R0=600Ω﹣200Ω=400Ω

由图2可知,此时水温为为60℃

答:保护电阻R0的阻值至少为200Ω

衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是60℃

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