Question

如圖甲所示是某型號(hào)的浴室防霧鏡，其背面粘貼有等大的電熱膜．使用時(shí)，鏡面受熱，水蒸氣無法凝結(jié)其上，便于成像．經(jīng)測(cè)試，在-10℃環(huán)境下，正常工作2分鐘，可以使平面鏡的平均溫度升高到30℃．下表是該防霧鏡的相關(guān)數(shù)據(jù)．

總重量	2kg
玻璃重量	1kg
額定電壓	220V/50Hz
額定功率	400W
電熱膜厚度	0.4mm

（1）求防霧鏡正常工作2分鐘，防霧鏡吸收的熱量；[玻璃的比熱容為0.75×10³J/]
（2）求電熱膜給平面鏡的加熱效率；
（3）如圖乙所示，小明給防霧鏡電路連接了一個(gè)滑動(dòng)變阻器，能使整個(gè)電路的總功率在防霧鏡額定功率的50%～100%之間變化，以滿足不同季節(jié)使用的需要．請(qǐng)求出R的最大阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)Q=cm△t求出平面鏡吸收的熱量；
（2）根據(jù)Q=W=Pt求出電熱膜產(chǎn)生的熱量，利用效率公式求出電熱膜給平面鏡的加熱效率；
（3）由電路圖可知，電熱膜與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大時(shí)，電路中電流最小，根據(jù)P=I²R可知此時(shí)電熱膜的電功率最��；根據(jù)R= 求出電熱膜的電阻，由題意得出電熱膜的最小電功率，根據(jù)P=I²R的變形式得出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，最后根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
解答：解：（1）正常工作2分鐘，防霧鏡吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=0.75×10³J/（kg?℃）×1kg×[30℃-（-10℃）]=3×10⁴J；
（2）正常工作2分鐘，電熱膜產(chǎn)生的熱量：
Q=W=Pt=400W×120s=4.8×10⁴J，
加熱效率：η=×100%=×100%=62.5%．
（3）電熱膜的電阻為R===121Ω，
當(dāng)R的阻值最大時(shí)，通過電熱膜的電流最小，此時(shí)電熱膜的功率最小，應(yīng)為400W×50%=200W；
此時(shí)通過它的電流：
I_最小===A，
電路中的總電阻為R_總==≈171Ω，
變阻器的最大阻值為R=R_總-R=171Ω-121Ω=50Ω．
答：（1）防霧鏡正常工作2分鐘，防霧鏡吸收的熱量為3×10⁴J；
（2）電熱膜給平面鏡的加熱效率為62.5%；
（3）R的最大阻值為50Ω．
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、熱量的計(jì)算、效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是滑動(dòng)變阻器最大阻值時(shí)電熱膜電功率的判斷．