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        1. 精英家教網 > 初中物理 > 題目詳情

          小明在研究性學習活動中,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/℃3040506070
          熱敏電阻阻值/Ω350300250210175
          “控制電路”由熱敏電阻R1、電磁鐵(線圈阻值R0=50Ω)、電源U1、開關等組成,當線圈中的電流大于或等于20mA時,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=10V)、發(fā)熱電阻R2(R2=5Ω)、導線等組成.問:
          (1)工作電路工作時的電流為多大?電阻R2的發(fā)熱功率為多大?
          (2)若發(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作多長時間(不計熱量的損失)?
          (3)若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為多大?

          解:(1)工作電路工作時的電流:I2===2A;
          電阻R2的發(fā)熱功率:P2=U2I2=10V×2A=20W;

          (2)因為電阻消耗的電能等于電流通過電阻時產生的熱量,即W2=P2t=Q,
          所以t===600s;

          (3)當R1溫度為50℃時,其阻值R1=250Ω;
          因為R1和R0串聯(lián),
          所以R=R1+R0=250Ω+50Ω=300Ω;
          因此,控制電路的最小電壓為:U1=I1R=0.02A×300Ω=6V.
          答:(1)工作電路工作時的電流為2A.電阻R2的發(fā)熱功率為20W.
          (2)若發(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作600s.
          (3)若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為6V.
          分析:(1)已知電壓和電阻,根據(jù)歐姆定律公式就可以直接算出電流;算電功率可根據(jù)電功率公式P=UI算出.
          (2)要求出工作時間,根據(jù)題意需要用公式t=進行計算,電功率在第(1)問中已經求出,關鍵是電阻R2消耗的電能是多少題中并沒有告訴.不過電阻R2是一個純電阻電路且不計熱量損失,所以它在工作時,將電能全部轉化為熱能,則可知電阻產生的熱量即為消耗的電能.
          (3)先從表格中找出溫度為50℃時熱敏電阻的阻值,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.
          點評:本題綜合考查了學生對歐姆定律公式和電功率公式的理解和運用,以及對串聯(lián)電路電流、電阻、電壓規(guī)律的考查.考查的內容都是電學部分的基礎和重點內容,一定要掌握.
          練習冊系列答案
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          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=50Ω)、電源U1、開關等組成,當線圈中的電流大于或等于20mA時,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=10V)、發(fā)熱電阻R2(R2=5Ω)、導線等組成.問:
          (1)工作電路工作時的電流為多大?電阻R2的發(fā)熱功率為多大?
          (2)若發(fā)熱電阻R2需提供1.2×104J的熱量,則工作電路要工作多長時間(不計熱量的損失)?
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          熱敏電阻阻值/Ω 350 300 250 210 175
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          (3)若恒溫箱的溫度最多不超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為多大?
          (4)若已知控制電路的電源電壓為3V,現(xiàn)要使恒溫箱的溫度不得超過40℃,請說明你的改進措施,若需要添加器材,請通過計算器材的規(guī)格.

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          (3)若恒溫箱的溫度最多不超過50℃,則控制電路的電源電壓U1最小值為多大?
          (4)若已知控制電路的電源電壓為3V,現(xiàn)要使恒溫箱的溫度不得超過40℃,請說明你的改進措施,若需要添加器材,請通過計算器材的規(guī)格.

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