Question

（2013?朝陽(yáng)）我市某科技制作小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了電與磁的知識(shí)后，給普通家用浴霸設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度自動(dòng)控制裝置，以防止扳動(dòng)開(kāi)關(guān)造成觸電事故，如圖甲所示，其中有某種材料制成的電阻R₁其阻值會(huì)隨著溫度的變化而變化，當(dāng)溫度低于或等于0℃，其阻值始終為200Ω，但當(dāng)溫度高于0℃時(shí)，其阻值隨溫度的變化曲線如圖乙所示．已知甲圖中電磁線圈的電阻忽略不計(jì)，定值電阻R₀=50Ω，電流表的量程為0～30mA，電源電壓U₁恒為6V，浴霸共安裝2只“220V、1000W”的燈泡．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，磁控開(kāi)關(guān)的磁性彈片相吸合，浴霸電路開(kāi)始工作，而當(dāng)通過(guò)線圈的電流≤10mA磁性彈片斷開(kāi)，浴霸電路停止工作．求：

（1）每只燈泡的電阻
（2）浴霸電路正常工作10min，所消耗的電能
（3）如果將圖甲中的電流表刻度盤(pán)改為溫度刻度盤(pán)，電流表變成溫度表，則該溫度表能夠顯示浴室的最高溫度是多少？

Answer 1

分析：（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=

U2

R

求出每只燈泡的電阻；
（2）燈泡正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)W=Pt求出10min浴霸消耗的電能；
（3）根據(jù)題意可知，當(dāng)通過(guò)線圈的電流為10mA時(shí)浴霸停止工作，此時(shí)浴室的溫度最高，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R₁的阻值，再由圖乙可知浴室的最高溫度．

解答：解：（1）根據(jù)P=

U2

R

可得，燈泡的電阻：
R_L=

U2

PL

=

(220V)2

1000W

=48.4Ω；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為1000W，
浴霸電路正常工作10min，所消耗的電能：
W=2Pt=2×1000W×10×60s=1.2×10⁶J；
（3）根據(jù)題意可知，當(dāng)通過(guò)線圈的電流為10mA時(shí)浴霸停止工作，此時(shí)浴室的溫度最高，
根據(jù)歐姆定律可得，電路中的總電阻：
R=

U1

I

=

6V

10×10-3A

=600Ω，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴R₁的阻值：
R₁=R-R₀=600Ω-50Ω=550Ω，
由乙圖可知，對(duì)應(yīng)的溫度為32.5℃．
答：（1）每只燈泡的電阻為48.4Ω；
（2）浴霸電路正常工作10min，所消耗的電能為1.2×10⁶J；
（3）該溫度表能夠顯示浴室的最高溫度是32.5℃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是知道當(dāng)通過(guò)線圈的電流為10mA時(shí)浴室的溫度最大并能從圖象中讀出對(duì)應(yīng)的溫度．