Question

【题目】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热丝R1和热敏电阻Rx，只要水面到达如图所示的位置，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12.1Ω，求饮水器的正常加热功率．

（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，Rx必须选用阻值随温度升高而 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 调节．

（3）已知该饮水器容积为10L，当只有饮水器接入电路中时，它将水从20℃加热到100℃用时16min，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1kWh的电能．试求该饮水器加热过程中的热效率．

Answer 1

【答案】（1）饮水器的正常加热功率4000W．

（2）变大；右．

（3）该饮水器加热过程中的热效率93.3%

【解析】试题分析：（1）饮水器的正常加热功率P===4000W．

（2）如果希望水温水加热至沸腾后能自动切断加热电路，即水沸腾时，使继电器开关S2断开，停止加热，则使继电器开关S2断开，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，

根据欧姆定律可知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变大．

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断开的最小电流时一定的，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）已知水的体积V=10L=0.01m3，

由ρ=得：水的质量为m=ρV=1×103kg/×0.01m3=10kg，

水吸收的热量：

Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣20℃）=3.36×106J；

则效率η=×100%=×100%≈93.3%．