Question

14．同學(xué)們在研究性學(xué)習(xí)活動中，查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表，并將該型號的熱敏電阻應(yīng)用于如圖所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中．

溫度/℃	…	30	40	50	60	70	…
熱敏電阻阻值/Ω	…	350	300	250	210	175	…

“控制電路”由熱敏電阻R₁、電磁鐵（線圈阻值R₀=30Ω）、電源U₁、開關(guān)等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于15mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，右邊工作電路則斷開；“工作電路”由工作電源U₂（U₂=9V）、發(fā)熱電阻R₂（R₂=5Ω）、導(dǎo)線等組成．問：
（1）工作電路工作時(shí)的電流為多大？電阻R₂的發(fā)熱功率為多大？
（2）若發(fā)熱電阻R₂需提供8100J的熱量，且熱量損失10%，則工作電路要工作多長時(shí)間（保留整數(shù)）？
（3）若恒溫箱的溫度最高不得超過60℃，則控制電路的電源電壓U₁最小值為多大？

Answer 1

分析 （1）已知電壓和電阻，根據(jù)歐姆定律公式計(jì)算工作電路的電流；根據(jù)P=UI計(jì)算電功率．
（2）發(fā)熱電阻R₂需提供8100J的熱量，且熱量損失10%，即：Q=（1-10%）W₂，再根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可計(jì)算出工作電路的工作時(shí)間．
（3）先從表格中找出溫度為60℃時(shí)熱敏電阻的阻值，然后利用串聯(lián)電路電阻規(guī)律算出總電阻，最后用最小電流乘以總電阻算出最小電源電壓值

解答 解：
（1）由歐姆定律可得，工作電路工作時(shí)的電流：
I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{9V}{5Ω}$=1.8A；
電阻R₂的發(fā)熱功率：P₂=U₂I₂=9V×1.8A=16.2W；
（2）發(fā)熱電阻R₂需提供8100J的熱量，且熱量損失10%，即有：
Q=（1-10%）W₂=90%P₂t，
所以：t=$\frac{Q}{90%{P}_{2}}$=$\frac{8100J}{90%×16.2W}$≈556s；
（3）當(dāng)R₁溫度為60℃時(shí)，其阻值R₁=210Ω；
因?yàn)镽₁和R₀串聯(lián)，所以R_總=R₁+R₀=210Ω+30Ω=240Ω；
因此，控制電路的最小電壓為：U₁=I₁R_總=0.015A×240Ω=3.6V．
答：（1）工作電路工作時(shí)的電流為1.8A．電阻R₂的發(fā)熱功率為16.2W．
（2）若發(fā)熱電阻R₂需提供8100J的熱量，則工作電路要工作556s．
（3）若恒溫箱的溫度最高不得超過60℃，則控制電路的電源電壓U₁最小值為3.6V．

點(diǎn)評 本題綜合考查了學(xué)生對歐姆定律公式和電功率公式的理解和運(yùn)用，以及對串聯(lián)電路電流、電阻、電壓規(guī)律的考查．考查的內(nèi)容都是電學(xué)部分的基礎(chǔ)和重點(diǎn)內(nèi)容，一定要掌握．