《2025年新课程助学丛书物理九年级全一册人教版》

26. 下图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为 6 V。$ R_1 $ 为热敏电阻，置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，$ R_1 $ 的阻值随温度变化的关系如图乙所示；$ R_2 $ 为可调电阻，用来设定电热水器的水温；$ R_3 $、$ R_4 $ 为纯电热丝，均置于水箱中，$ R_3 = 22 \Omega $；电磁铁的线圈电阻忽略不计，当电磁铁中电流达到 0.2 A 时，继电器衔铁被吸下来。(工作过程中，电源电压均保持不变)，请回答下列问题。

(1)图甲中电磁铁的上端为S极(选填“N 极”或“S 极”)。
(2)加热时电热丝 $ R_3 $ 的功率为2200W。
(3)如果电热水器储存有 60 kg 的水，电路处于加热状态，正常工作 1 h，产生热量的 80%被水吸收，则水温升高了25.1℃。$[ c_水 = 4.2 × 10^3 \, J/(kg·℃) $，结果保留 1 位小数]
(4)如果将电热水器的水温设为 60℃，则 $ R_2 $ 的阻值应该调至20Ω。

答案： 26.
(1)S极　
(2)2200W　
(3)25.1　
(4)20
　解:
(1)电磁铁是根据电流的磁效应制成的，图甲中电流从电磁铁的上端外侧流入，由安培定则可知，线圈的下端为N极，其上端的磁极为S极。
(2)分析图甲可知，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R₃工作，为加热状态;当衔铁与下方触点接通时，电路中R₃与R₄串联，一起工作，为保温状态，加热时电热丝R₃的功率为$P= \frac{U^2}{R_3} = \frac{(220 V)^2}{22 \Omega} =2 200 W $
(3)电路处于加热状态，正常工作1小时，产生的热量
$　Q=Pt=2200W×3600s=7.92×10^6 J $
　产生热量的80％被水吸收,则水吸收的热量
　Q_吸$=80％×Q=80％×7.92×10^6 J=6.336×10^6 J $
　由Q_吸=cmΔt变形得，水升高的温度
$　Δt= \frac{Q_吸}{c_水 m} = \frac{6.336×10^6 J}{4.2×10^3 J/(kg·℃)×60 kg} ≈25.1 ℃$
(4)如果将热水器中的水温设置为60℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2 A，由$I= \frac{U}{R} $可知此时控制电路的总电阻
　R_总$= \frac{U}{I} = \frac{6 V}{0.2 A} =30 \Omega$
　由图像可知，60℃时R₁的阻值为$10 \Omega，$则R₂的阻值为
　R₂=R_总$-R₁=30 \Omega-10 \Omega=20 \Omega$