如图是一款即热式电热饮水机的原理示意图，它可以设定不同的出水温度，R是加热电阻丝，其规格为“220V1600W...

问题详情：

如图是一款即热式电热饮水机的原理示意图，它可以设定不同的出水温度，R是加热电阻丝，其规格为“220V 1600W”；控制电路中的直流电源变换器能将220V交流电转换成6V的直流电，Rt是热敏电阻，其阻值与温度的关系式为Rt=10+0.5t（式中Rt单位是Ω，t的单位是℃）．电磁铁线圈电阻为10Ω，R0是滑动变阻器，当电磁继电器线圈中的电流小于等于20mA时，衔铁片会*起，触点分离，热水器停止加热．

（1）请根据要求将加热电阻丝R连入电路．

（2）加热电阻丝R的阻值有多大？

（3）该热水器把体积为150mL，初温为20℃的水加热到100℃，只需35s，则该热水器的加热效率是多少？

（4）如果初温为20℃的150mL水加热到80℃，则滑动变阻器的阻值要调到多大？

【回答】

【考点】电功与热量的综合计算；串、并联电路的设计；欧姆定律的应用．

【分析】（1）电磁继电器相当于开关，连接时开关应控制火线，然后把电热丝接入电路中；

（2）知道加热电阻的额定电压和额定功率，根据P=求出加热电阻丝R的阻值；

（3）知道水的体积，根据m=ρV求出水的质量，又知道水的初温、末温和比热容，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=×100%求出该热水器的加热效率；

（4）根据Rt=10+0.5t求出水加热到80℃时Rt的阻值，根据欧姆定律求出电路中的电流为20mA时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器调节到的阻值．

【解答】解：（1）电磁继电器的触电与火线相连，如下图所示：

（2）由P=可得，加热电阻丝R的阻值：

R===30.25Ω；

（3）热水器的体积V=150mL=150cm3，

由ρ=可得，水的体积：

m=ρV=1.0g/cm3×150cm3=150g=0.15kg，

水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.15kg×=5.04×104J，

由P=可得，消耗的电能：

W=PRt′=1600W×35s=5.6×104J，

该热水器的加热效率：

η=×100%=×100%=90%；

（4）由Rt=10+0.5t可得，水加热到80℃时，热敏电阻的阻值Rt=50Ω，

由I=可得，电路中的电流为20mA时电路中的总电阻：

R总===300Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，滑动变阻器调节到的阻值：

R0=R总﹣R线圈﹣Rt=300Ω﹣10Ω﹣50Ω=240Ω．

答：（1）如上图所示；

（2）加热电阻丝R的阻值为30.25Ω；

（3）该热水器的加热效率是90%；

（4）如果初温为20℃的150mL水加热到80℃，则滑动变阻器的阻值要调到240Ω．

知识点：焦耳定律

题型：计算题