Question

7．有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖a所示．控制電路由電壓為U₁=6V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R₀和熱敏電阻R₁組成；工作電路由電壓為U₂=220V的電源和電阻為R₂=48.4Ω的電熱絲組成．當控制電路中的電流達到0.05A時，銜鐵被吸下來，觸點處斷開，工作電路停止工作，當控制電路中的電流小于0.05A時，銜鐵被彈回，觸點處接通，加熱電路正常工作．熱敏電阻R₁的阻值隨溫度變化關系如圖b所示．
（1）工作電路正常工作1min，電熱絲R₂產生的電熱是多少？
（2）通過調節(jié)控制電路中滑動變阻器R₀接入電路的阻值，就能調節(jié)恒溫箱中需要設定的不同溫度，如果恒溫箱的溫度設定為50℃，求滑動變阻器R₀應接入電路的阻值．
（3）若要提高恒溫箱的設定溫度，滑動變阻器R₀接入電路的阻值應調大還是調小？

Answer 1

分析 （1）知道工作電路的電壓和電熱絲的電阻，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求電熱絲工作時的功率；又知道工作時間，利用Q=W=Pt求加熱10min產生的熱量；
（2）恒溫箱的溫度為50℃，從圖乙的出熱敏電阻的阻值，此時電路中的電流為0.05A，銜鐵被吸合，切斷工作電路，又知道控制電路的電壓，利用歐姆定律求電阻箱連入電阻的阻值；
（3）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為0.05A，根據歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₀的阻值必須調大．

解答 解：（1）電熱絲工作時的功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{48.4Ω}$=1000W，
在10min內產生的熱量：
Q=W=Pt=1000W×60s=6×10⁴J；
（2）如果恒溫箱的溫度設定為50℃，由圖乙可知，熱敏電阻的阻值R₁=80Ω，由題知，此時控制電路的電流I₁=0.05A，
由I=$\frac{U}{R}$得總電阻：
R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.05A}$=120Ω，
根據串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和可知：
電阻箱R₀應接入電路的阻值：
R₀=R-R₁=120Ω-80Ω=40Ω；
（3）若要提高恒溫箱的設定溫度，由圖乙知道，熱敏電阻的阻值R₁將減小，銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍需0.05A，即要求控制電路中的總電阻不變，所以R₀的阻值必須調大．
答：（1）工作電路正常工作1min，電熱絲R₂產生的電熱是6×10⁴J；
（2）滑動變阻器R₀應接入電路的阻值40Ω．
（3）若要提高恒溫箱的設定溫度，滑動變阻器R₀接入電路的阻值應調大．

點評 本題考查串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用，知道恒溫箱的工作原理是關鍵，分析時從題目要求入手，需要什么條件再從題干中尋找，一般都很容易．