Question

【題目】昊麗設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)有水箱的孵化箱。利用圖甲所示電路，對水箱內(nèi)的水加熱。電路中R是阻值恒為40Ω的發(fā)熱電阻，R0是阻值恒為160Ω的調(diào)控電阻，S為溫控開關(guān)，通過S的斷開或閉合，使箱內(nèi)溫度維持在37°C到42°C之間，孵化箱的額定電壓為220V。設(shè)計(jì)完成后，吳麗對孵化箱進(jìn)行了工作測試。從孵化箱溫度剛剛變?yōu)?/span>42°C開始計(jì)時(shí)，電路中的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。

(1)當(dāng)溫度等于或低于37°C時(shí)溫控開關(guān)應(yīng)處于________(選填“斷開”或“閉合”)狀態(tài)；

(2)測試時(shí)的實(shí)際電壓為多少________？

(3)工作測試一個(gè)小時(shí)，電路消耗的電能為多少度________？

(4)已知水的比熱容為4.2×103J/(kg°C)。假設(shè)升溫過程中，發(fā)熱電阻發(fā)出的熱量84%被水吸收，不考慮熱量散失，則測試時(shí)水箱內(nèi)水的質(zhì)量為多少________？

Answer 1

【答案】閉合 200V 0.36度 0.4kg

【解析】

(1)[1]由甲圖可知，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，R與R0串聯(lián)，此時(shí)電路中電阻大，根據(jù)P=可知，此時(shí)為保溫狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電路為R的簡單電路，此時(shí)電路中電阻小，根據(jù)P=可知，此時(shí)為加熱狀態(tài)。箱內(nèi)設(shè)計(jì)的溫度要維持在37°C到42°C之間，當(dāng)溫度等于或低于37°C時(shí)，應(yīng)開始加熱。故開關(guān)應(yīng)閉合。

(2)[2]從孵化箱溫度剛剛變?yōu)?/span>42°C開始計(jì)時(shí)，此時(shí)開關(guān)S斷開，兩電阻串聯(lián)，由圖乙知此時(shí)的電流為1A，根據(jù)可知測試時(shí)的實(shí)際電壓

(3)[3]由圖乙知一個(gè)循環(huán)中，較大功率工作10s，較小功率工作40s，總共50s；工作測試一個(gè)小時(shí)，總共有

個(gè)循環(huán)，較大功率總共工作時(shí)間為

較小功率總共工作時(shí)間為

較大實(shí)際功率

較小的實(shí)際功率

電路消耗的電能

(4)[4]加熱一次消耗的電能

水吸收的熱量

根據(jù)Q=cmΔt得水的質(zhì)量