题目内容
【题目】某兴趣小组设计恒温箱电路如图甲.在温度设定电路中,热敏电阻R1,其阻值随温度变化的图象如图乙所示,定值电阻R2=3kΩ.当a、b间的电压Uab小于3V时,恒温箱内的电热丝正常工作;当a、b间的电压Uab大于3V时,电热丝停止工作.根据以上信息回答下列问题:
(1)如图甲,温度设定电路中,热敏电阻R1和定值电阻R2串联,根据设计要求确定电阻①是 、电阻②是 .(选填“R1”或“R2”)
(2)加热电路中,电热丝R=48.4Ω,电源电压为220V,加热电路正常工作1min,电热丝R产生的热量是多少?
(3)此时恒温箱设定的温度是30℃,则可调压电源的电压是多少?
(4)为方便恒温箱温度的设定,可将定值电阻R2用电阻箱替换,当电阻箱接入电路电阻如图丙所示时,恒温箱设定的温度是多少?
(5)如果通过调节可调压电源来改变温度的设定,为使设定的温度变高,应使电源电压 .(选填:“增大”或“减小”)
【答案】(1)R2;R1;
(2)电热丝产生的热量是6×104J;
(3)可调压电源的电压是3.6V;
(4)此时的设定温度是50℃;
(5)增大.
【解析】试题分析:
(1)在串联电路中,用电器两端电压与其阻值成正比.由“当a、b间的电压Uab小于3V时,恒温箱内的电热丝正常工作;当a、b间的电压Uab大于3V时,电热丝停止工作”知,a、b间的电压Uab从小于3V到大于3V时,ab间电阻是增大的,温度是升高的;由图象知,R1阻值随温度升高而减小,所以a、b之间的电阻不是R1,只能是R2;
(2)电热丝产生的热量为Q=I2Rt=t=×60s=6×104J;
(3)由图象知,当温度为30℃时,R1的阻值为15kΩ,此时两端电压为3V,
因为=,
所以=,
即=,
解得电源电压为U=3.6V;
(4)由丙图知,电阻箱接入电路的电阻为R2′=2000Ω=2kΩ.
因为=,
所以=,
即=,
解得R1′=10kΩ,
由图象知,此时的设定温度是50℃;
(5)由图象知,当温度升高时,R1阻值减小,而两端电压U1=3V不变,同时R2保持不变,
因为=,
所以U2增大,所以U=U1+U2增大,即电源电压增大.
故答案为:(1)R2;R1;
(2)电热丝产生的热量是6×104J;
(3)可调压电源的电压是3.6V;
(4)此时的设定温度是50℃;
(5)增大.