Question

20．如甲圖所示的電加熱恒溫箱，由控制電路和加熱電路兩部分構(gòu)成，其中控制電路由U₁=6V的電源、電磁繼電器（線(xiàn)圈電阻忽略不計(jì)）、熱敏電阻R₁和滑動(dòng)變阻器R₂串接而成．加熱電路由U₂=220V的電源和R₀=48.4Ω的電熱絲串聯(lián)而成．恒溫箱內(nèi)包含了圖中虛線(xiàn)框內(nèi)的電熱絲R₀和熱敏電阻R₁．乙圖是熱敏電阻R₁的阻值隨溫度變化的圖象．當(dāng)控制電路中的電流達(dá)到0.02A時(shí)，銜鐵被吸下來(lái)，觸點(diǎn)處斷開(kāi)，加熱電路停止工作，當(dāng)控制電路中的電流小于0.02A時(shí)，銜鐵被彈回，觸點(diǎn)處接通，加熱電路正常工作，根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：

（1）加熱電路正常工作1min，電熱絲R₀產(chǎn)生的電熱是多少？
（2）通過(guò)調(diào)節(jié)控制電路中滑動(dòng)變阻器R₂的電阻，就能調(diào)節(jié)恒溫箱中需要設(shè)定的不同溫度．若恒溫箱設(shè)定的溫度為100℃時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大？
（3）若將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大，恒溫箱設(shè)定的溫度會(huì)升高還是降低？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出加熱電路正常工作1min電熱絲R₀產(chǎn)生的電熱；
（2）恒溫箱設(shè)定的溫度為100℃時(shí)電路中的電流為0.02A，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，由圖乙可知此時(shí)R₁的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；
（3）溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制電路的電壓和電流不變，電路中的總電阻不變，根據(jù)電阻的串聯(lián)可知將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大時(shí)R₁阻值的變化，根據(jù)圖乙可知恒溫箱設(shè)定的溫度的變化．

解答 解：（1）加熱電路正常工作1min，電熱絲R₀產(chǎn)生的電熱：
Q=W=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$×60s=6×10⁴J；
（2）恒溫箱設(shè)定的溫度為100℃時(shí)，電路中的電流I=0.02A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.02A}$=300Ω，
由圖乙可知，溫度為100℃時(shí)，R₁的阻值為220Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R₂=R-R₁=300Ω-220Ω=80Ω；
（3）溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制電路的電壓和電流不變，電路中的總電阻不變，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大時(shí)，R₁的阻值減小，
由圖乙可知，恒溫箱設(shè)定的溫度升高．
答：（1）加熱電路正常工作1min，電熱絲R₀產(chǎn)生的電熱是6×10⁴J；
（2）若恒溫箱設(shè)定的溫度為100℃時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為80Ω；
（3）若將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大，恒溫箱設(shè)定的溫度會(huì)升高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電熱公式的應(yīng)用，分清控制電路和加熱電路的特點(diǎn)以及從題干、圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．