Question

【題目】圖甲為自動(dòng)調(diào)溫電熨斗，圖乙為其簡(jiǎn)化的電路圖，圖丙為溫控開關(guān)，溫控開關(guān)是由長和寬都相同的銅片和鐵片緊緊地鉚在一起做成的，受熱時(shí)，由于銅片膨脹得比鐵片大，雙金屬片便向鐵片那邊彎曲，溫度越高彎曲得越明顯．雙金屬片觸點(diǎn)A與彈性鋼片上的觸點(diǎn)B原來是相通的，通電后，指示燈L亮（R為限流電阻），發(fā)熱板發(fā)熱，使金屬底板溫度升高．當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度時(shí)，A、B觸點(diǎn)分離，電路斷開，底板的溫度不在升高，隨著溫度的降低，雙金屬片逐漸恢復(fù)原狀，A、B觸點(diǎn)又重新接觸，電路再次接通，底板的溫度又開始升高，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫的目的．

（1）該電熨斗的溫控開關(guān)是依據(jù)物理知識(shí)制成的.
（2）若指示燈L采用“3V 0.03W”的小燈泡，那么限流電阻R多大才能使小燈泡正常工作？
（3）發(fā)熱板的額定功率為1000W，則發(fā)熱板的電阻多大？若要使金屬底板的溫度由20℃升高到220℃至少需要多長時(shí)間？（金屬底板的質(zhì)量為1kg，比熱容為0.4×103J/（kg℃），不計(jì)熱量損失）

Answer 1

【答案】
（1）熱脹冷縮
（2）解：燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓UL=3V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由P=UI可得，小燈泡支路的電流：I=PL/UL=0.03W/3V=0.01A，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，限流電阻兩端的電壓：

UR=U-UL=220V-3V=217V，

由I=U/R可得，限流電阻R的阻值：R=UR/I=217V/0.01A=2.17×104Ω

（3）解：由P=U2/R可得，發(fā)熱板的電阻：R熱=U2/P熱=(220V)2/1000W=48.4Ω，

金屬板吸收的熱量：

Q吸=cm（t-t0）=0.4×103J/（kg℃）×1kg×（220℃-20℃）=8×104J，

不計(jì)熱量損失，由W=Q吸=Pt可得，

需要的加熱時(shí)間：t′=W/P熱=Q吸/P熱=8×104J/1000W=80s.

【解析】本題考查學(xué)生對(duì)電學(xué)的綜合計(jì)算能力。（1）由題意可知，銅片和鐵片受熱膨脹不同，雙金屬片發(fā)生彎曲，達(dá)到溫控開關(guān)控制電路的目的，故該電熨斗的溫控開關(guān)是依據(jù)金屬熱脹冷縮的物理知識(shí)制成的；（2）歐姆定律，電功率公式的綜合應(yīng)用。