Question

19．家用電器在日常生活中隨處可見，其制造與使用均體現(xiàn)著科學(xué)知識(shí)的運(yùn)用．

（1）某飲水機(jī)的電路如圖甲所示，水沸騰前，紅燈亮、綠燈滅、加熱管正常工作；水沸騰后，綠燈亮，紅燈滅，加熱管不工作；且每種工作狀態(tài)連入該電路的用電器最多只有兩個(gè)．試分析溫控開關(guān)1和2在水沸騰前、后的通斷情況是開關(guān)1和2在水沸騰前同時(shí)閉合，在水沸騰后同時(shí)斷開；以及紅、綠指示燈電阻R_紅、R_綠應(yīng)滿足的條件是紅燈電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于綠燈電阻．
（2）如圖乙是某型號(hào)高溫高壓蒸汽消毒鍋．圖乙右為自動(dòng)測定鍋內(nèi)溫度的電路原理圖．其中 R₀為定值電阻，阻值為5Ω，溫度指示表實(shí)質(zhì)是一只量程為“0～0.6A”的電流表，R_X（測溫探頭）為熱敏電阻．熱敏電阻的阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：

鍋內(nèi)的溫度值（℃）	25	37.5	50	62.5	75	87.5	100	112.5	125
Rx對(duì)應(yīng)的電阻值（Ω）	150	80	50	30	20	15	10	7

①若鍋內(nèi)溫度為75℃時(shí)電流表的示數(shù)為0.24A，求電源的電壓U．
②若鍋內(nèi)溫度為125℃時(shí)電流表的示數(shù)為0.6A，求此時(shí)熱敏電阻R_X的阻值及其功率．

Answer 1

分析 （1）水沸騰前，需要加熱，加熱管需要工作，閉合開關(guān)1，綠燈被短路，不能發(fā)光，閉合開關(guān)2，加熱管和紅燈并聯(lián)同時(shí)工作；沸騰后，加熱管停止工作，兩開關(guān)同時(shí)斷開，紅燈和綠燈串聯(lián)，要想綠燈亮，紅燈滅，紅燈的電阻必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于綠燈的電阻．
（2）①若鍋內(nèi)溫度為75℃時(shí)，根據(jù)圖象，查得R_X阻值，計(jì)算串聯(lián)電路的總電阻，又知道電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求電源電壓U；②若鍋內(nèi)溫度為125℃時(shí)，知道電流，電源電壓，求出總電阻，計(jì)算此時(shí)熱敏電阻的阻值．

解答 解：（1）開關(guān)1和2在水沸騰前同時(shí)閉合，在水沸騰后同時(shí)斷開，R_紅＜R_綠（紅燈電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于綠燈電阻）；
（2）由圖可知，R₀與R_x串聯(lián)，由表可知，當(dāng)t=75℃，R_x=20Ω，R₀=5Ω，
①R=R_x+R₀=20Ω+5Ω=25Ω，
U=IR=0.24A×25Ω=6V；
②由表可知，當(dāng)t′=125℃，I′=0.6A，
R′=$\frac{U}{I'}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω，
R_x=R′-R₀=10Ω-5Ω=5Ω，
R_x的電功率P_x=U_xI'=I'²R_x=（0.6A）²×5Ω=1.8W．
答：（1）開關(guān)1和2在水沸騰前同時(shí)閉合，在水沸騰后同時(shí)斷開；紅燈電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于綠燈電阻；
（2）①若鍋內(nèi)溫度為75℃時(shí)電流表的示數(shù)為0.24A，電源的電壓為6V；
②若鍋內(nèi)溫度為125℃時(shí)電流表的示數(shù)為0.6A，此時(shí)熱敏電阻R_X的阻值為5Ω，其電功率為1.8W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查體積、電功率的計(jì)算以及對(duì)電路的分析，主要是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是對(duì)電路的分析，知道開關(guān)斷開與閉合時(shí)，電路的連接情況，尤其是兩燈串聯(lián)時(shí)一個(gè)不發(fā)光的情況，善于把物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，體現(xiàn)了物理和生活的密切關(guān)系．