人教必刷15 电磁综合-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（解析版）.doc

必刷必刷15 电磁综合
电热水器
例76． (2019·烟台)某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的档位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。
型号
LWI.Z20-19
电源
AD220V 50Hz
加热功率
800W
保温功率
40W
水容量
1.0L
（1）分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？
（2）工作时，若要提高电热水器的保温温度，如何调节保护电阻R2的滑片？
（3）R1工作时的电阻是多大？
（4）电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃。则该电热水器的效率是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）,计算结果保留一位小数]
【答案】（1）当绿灯亮时，电热水器处于保温状态；（2）工作时若要提高电热水器的保温温度，保护电阻R2的滑片向右移动：（3）R1工作时的电阻是1149.5Ω；（4）该电热水器的效率是83.3%。
【解析】（1）当绿灯亮时，工作电路中R0和R1串联，电路的总电阻最大，由P=UI=可知，电热水器的功率最小，处于保温状态：
（2）当温度升高时，由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知，R的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电磁铁的磁性变强，衔铁与下触点接触，电热水器处于保温状态，所以，要提高电热水器的保温温度，就应减小控制电路的电流，增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片b端移动；
（3）红灯亮时，工作电路为R0的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于加热状态，由P=UI=可得，R0的阻值：R0==＝60.5Ω：
当绿灯亮时，工作电路中R0和R1串联，电热水器的功率最小，处于保温状态，
此时电路的总电阻：R==＝1210Ω；
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1工作时的电阻：
R1=R－R0=1210Ω－60.5Ω=1149.5Ω；
（4）水的体积：V=1L=1dm3=0.001m3，由ρ＝可得，
水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.001m3=1kg
水吸收的热量：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×40℃=1.68×105J，由P=可得，消耗的电能：
W=P加热t=800W×4.2×60s=2.016×105J，
该电热水器的效率：η== =83.3%
储水容器
例77．(2019·重庆A)图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示，其电源电压U＝12V，R0＝10Ω，当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示（弹簧均在弹性限度内）。求：
压力F/N
2
4
……
12
15
电阻R/Ω
110
70
……
16
10
（1）浮桶的重力是多少N？
（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是多少安？
（3）当容器内的水深达到多少米时，双控阀门才打开排水？
【答案】（1）浮桶的重力为5N。
（2）未加水时，力敏电阻所受压力为2N，电流表的示数是0.1A。
（3）当容器内的水深达到0.6米时，双控阀门才打开排水。
【解析】（1）知道浮桶的质量根据G＝mg求出重力。
（2）力敏电阻所受压力为2N时，从表格中找到对应的电阻，根据欧姆定律求出电流。
（3）当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，开始排水，利用欧姆定律求出电路总电阻，求出力敏电阻R的阻值，在表格中找到力，然后对浮桶进行受力分析求出浮桶的浮力，求出浮桶排开水的体积，求出水的深度，再加上浮桶运动的距离即可。
（1）浮桶的重力：G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N。
（2）由表格数据知，力敏电阻所受压力为2N时，力敏电阻的阻值为110Ω，
电路的总电阻：R总＝R0+R＝10Ω+110Ω＝120Ω，
电流表的示数：I＝＝＝0.1A；
（3）当电流表示数为0.6A，且桶底升至阀门所处高度时，阀门才感应排水，
此时电路中的总电阻：R总′＝＝＝20Ω，
此时力敏电阻的阻值：R′＝R总′－R0＝20Ω－10Ω＝10Ω，
由表格数据知，此时力敏电阻所受压力为15N，根据物体间力的作用是相