Question

【题目】如图甲所示是某品牌饮水器的原理图．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）已知定值电阻R1和热敏电阻Rx的电流随电压的变化曲线是如图乙中A、B、C中的两条．定值电阻R1的阻值是Ω，饮水器的正常加热功率是W．
（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，热敏电阻Rx应选择如图乙中的（选填“A，B，C”）．在使用过程中，发现饮水器内的水实际加热到90℃时，加热电路就自动切断了，为了使水能在加热至沸腾后加热电路才自动切断，可将滑动变阻R2的滑片向调节．
（3）已知该饮水器装有10L水，当只有饮水器接入电路中时，它将水从10摄氏度加热到100摄氏度用时14分钟，同时通过电能表观察到饮水器消耗了1.1kWh的电能．该饮水器加热过程中的实际功率是W；它的热效率是（保留一位小数）．

Answer 1

【答案】
（1）10；4840
（2）C；左
（3）4714.3；95.5%
【解析】解：（1）因为R1是定值电阻，则通过R1的电流与它两端电压成正比，其I﹣U图象为过原点的倾斜直线，由图可知，B为定值电阻R1的电流随电压的变化曲线；由欧姆定律结合B图象可得，R1的阻值：R1= = =10Ω，
饮水器的工作电路为R1的简单电路，其正常加热功率：P= = =4840W．（2）①为了使饮水器在水加热至沸腾后能自动切断加热电路，则应使继电器开关S2断开，应减弱电磁铁的磁性，根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知应减小控制电路中的电流；
由欧姆定律可知此时热敏电阻的阻值应变大，即热敏电阻Rx的阻值应随温度升高而变大，而图乙中C曲线反映了电阻的阻值随温度升高（电压变大）而变大的特性，故选C．②若要饮水器内的水加热到90℃还能继续加热，即继电器开关S2仍然是闭合的，需要增强电磁铁的磁性，应增大此时控制电路中的电流，由欧姆定律可知应减小控制电路的总电阻，而温度为90℃时热敏电阻的阻值是一定的，所以应减小滑动变阻器R2的阻值，即R2的滑片向左调节．（3）已知水的体积V=10L=0.01m3 ，
由ρ= 可得，水的质量为：
m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg；
水吸收的热量：
Q吸=c水m△t=4.2×103J/（kg℃）×10kg×（100℃﹣10℃）=3.78×106J；
饮水器消耗的电能：
W=1.1kWh=1.1×3.6×106J=3.96×106J，
该饮水器加热过程中的实际功率：
P实= = ≈4714.3W；
则它的热效率：
η= ═ ×100%≈95.5%．
所以答案是：（1）10；4840；（2）C；左；（3）4714.3；95.5%．