Question

2．為研究某種植物在恒溫下生長(zhǎng)的規(guī)律，物理興趣小組的同學(xué)們制作一臺(tái)在家庭電路中使用的恒溫箱，如圖所示，箱內(nèi)安裝了箱內(nèi)安裝了一根電熱絲R₁．正常工作時(shí)，電熱絲R₁每秒鐘向箱內(nèi)提供3.3×10⁴J的熱量（設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）．求：
（1）電熱絲R₁消耗的電功率？
（2）電熱絲R₁的阻值？
（3）現(xiàn)根據(jù)實(shí)際需要，要使箱內(nèi)電熱絲正常工作時(shí)的功率為440W，則應(yīng)在箱內(nèi)再串聯(lián)一個(gè)多大阻值的電熱絲R₂？

Answer 1

分析 （1）已知電熱絲R₁每秒鐘向箱內(nèi)提供3.3×10⁴J的熱量，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可求得電熱絲R₁消耗的電功率
（2）知道該電熱絲R₁消耗的電功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求其電阻；
（3）已知調(diào)整后的功率和電源電壓，利用公式P=$\frac{W}{t}$得到電路總電阻；已知電路總電阻和電熱絲的電阻，可以得到串聯(lián)電阻阻值．

解答 解：（1）電熱絲R₁消耗的電功率P₁=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.3×1{0}^{4}J}{1s}$=3.3×10⁴W，
為了使電熱絲每秒產(chǎn)生的熱量減少，電阻元件應(yīng)與電熱絲串聯(lián)．
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{3.3×1{0}^{4}W}$≈1.5Ω；
（3）按設(shè)計(jì)要求，電熱絲正常工作時(shí)的功率為440W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得：調(diào)整后電路的總電阻為R_總=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{總}(cāng)}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{440W}$=110Ω，
則需要串聯(lián)的電阻為R₂=R_總-R₁=110Ω-1.5Ω=108.5Ω．
答：（1）電熱絲R₁消耗的電功率為3.3×10⁴W；
（2）電熱絲R₁的阻值為1.5Ω；
（3）應(yīng)在箱內(nèi)再串聯(lián)一個(gè)阻值為108.5Ω的電熱絲．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是歐姆定律、電功率和串聯(lián)電路特點(diǎn)的應(yīng)用，正確判斷電路連接關(guān)系及特點(diǎn)、熟悉基本公式，根據(jù)需要靈活選擇或變形，是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵．