Question

人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总开关S，当足浴盆有水注人到一定量时压控开关S₁，S₂就会自动闭合，此时R₁、R₂会同时工作，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。

（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是_____。压控开关S₁的作用是防止_____，达到保护电路的目的。

（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，R_x为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则R_x阻值随温度变化的曲线为图丙中的_____。

（3）求R₂的阻值___________

（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？____--

Answer

R1 足浴盆中没有水也会闭合电路让电路处于工作状态 D 24.2Ω 7.5×105J

【解析】

（1）分析电路图即可得出工作电阻，压控开关可起到保护电路的作用；（2）由题意知热敏电阻随温度升高而降低，由串联电路电阻特点求出某温度下的电阻，读图即可确定变化曲线（3）利用P计算阻值；（4）根据W=Pt计算在一定时间内消耗的电能。

（1）由题知，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式，由图乙知，此时工作电路中只有R1接入电路中，即工作的电阻是；当足浴盆注入一定量水时压控开关S1才自动闭合，这样可以防止足浴盆中没有水也会闭合电路，而让电路处于工作状态，即起到了保护作用；

（2）控制电路中线圈与热敏电阻R1串联，由题知，当足浴盆中水温加热至40℃时，线圈中的电流大于或等于20毫安，电磁铁才会将衔铁吸合，说明温度升高，由欧姆定律知热敏电阻R1的阻值减小，故A、B曲线不符合题意；由串联电路特点和欧姆定律可得，当线圈中的电流等于20mA＝0.02A时，控制电路的总电阻：R总＝R1+R线圈＝，即：R1+100Ω＝，解得：R1＝200Ω，当水温达到40℃，由图丙中曲线C对应电阻为300Ω、曲线D对应电阻为200Ω，故R1阻值随温度变化的曲线为图丙中D；

（3）在工作电路两电阻并联，同时工作时为加热模式，保温模式只有R1接入电路中，根据甲中参数知：P加热＝2100W，P保温＝100W，所以，R2的功率：P2＝P加热﹣P保温═2100W﹣100W＝2000W，R2的阻值：R2＝＝24.2Ω；

（4）加热时间为5分钟，保温时间为20分钟消耗的总电能：W＝W加热+W保温＝P加热t加热+P保温t保温＝2100W×300s+100W×1200s＝7.5×105J。