科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V2000W”的字样；控制电路中热敏电阻Rt作为

Question

科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V  2000W”的字样；控制电路中热敏电阻R_t作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R₁为滑动变阻器．电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于4.5N吸引力的作用下才能被吸下．闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）．

（1）用电热器给恒温箱中50kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到30℃，求水吸收的热量和电热器的加热效率．[水的比热容c=4.2×10³ J/（kg℃）]
（2）调节滑动变阻器，使R₁=250Ω，为了把温度控制在30℃左右，设定在水温低于30℃自动加热，在水温达到30℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（3）设控制电路中电源电压U不变，若要将水箱中水温调高，你有何方法？

Answer 1

（1）水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（30℃-20℃）=2.1×106J；电热器正常工作20min消耗的电能：W=Pt=2000W×20×60s=2.4×106J，电热器的加热效率：η=Q吸W×100%=2.1×106J2.4×106J×100%...