题目内容

医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒,不同的器械所要求的温度、压强不同.如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图(虚线框内为锅内部分电路).电源电压恒为4.5V.
(1)若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒,消毒温度须达到115℃时,器械共吸收多少热量?[C=0.46×103J/(kg?℃)]
(2)热敏传感器R2(阻值随温度发生变化的可变电阻)置于锅内,A2为显示温度的仪表(实质是电流表);R2的电阻与温度的关系如下表所示:
温度t/℃ 80 85 90 95 100 105 110 115
电阻R2 120 110 100 90 80 70 60 50
当电流表A2示数为60mA时,锅内的温度为多少?
(3)若R1阻值为200Ω,当锅内的温度达到钢制器械的消毒温度115℃时,该电路消耗的总功率多大?
分析:(1)知道钢制器械的质量、钢的比热容、钢制器械的初温和末温,利用吸热公式Q=cm△t求钢制器械吸收的热量;
(2)知道电流表A2的示数,利用欧姆定律求热敏电阻的阻值,根据热敏电阻与温度的关系表得出答案;
(3)由表格数据可知,当锅内的温度达到钢制器械的消毒温度115℃时R2的阻值,两电阻并联,求出并联总电阻,利用P=
U2
R
求电路消耗的总功率.
解答:解:
(1)钢制器械吸收的热量:
Q=cm△t=0.46×103J/(kg?℃)×5kg×(115℃-15℃)=2.3×105J;
(2)由题知,I2=60mA=0.06A的阻值:
R2=
U
I2
=
4.5V
0.06A
=75Ω,
由表中数据可以看出,热敏电阻的阻值从80Ω变到75Ω,电阻减小5Ω,温度升高2.5℃,锅内温度为:t=100℃+2.5℃=102.5℃;
(3)当锅内的温度达到钢制器械的消毒温度115℃时,R2=50Ω,两电阻并联,
R=
R1R2
R1+R2
=
200Ω×50Ω
200Ω+50Ω
=40Ω,
电路消耗的总功率:
P=
U2
R
=
(4.5V)2
40Ω
≈0.5W.
答:(1)钢制器械共吸收2.3×105J的热量;
(2)当电流表A2示数为60mA时,锅内的温度为102.5℃;
(3)电路消耗的总功率为0.5W.
点评:本题考查了学生对吸热公式、欧姆定律、电功率公式的掌握和运用,属于电学、热学综合应用题,有难度.
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