Question

7．有一种电加热恒温箱，工作原理如图a所示．控制电路由电压为U₁=6V的电源、电磁继电器（线圈电阻不计）、滑动变阻器R₀和热敏电阻R₁组成；工作电路由电压为U₂=220V的电源和电阻为R₂=48.4Ω的电热丝组成．当控制电路中的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，工作电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作．热敏电阻R₁的阻值随温度变化关系如图b所示．
（1）工作电路正常工作1min，电热丝R₂产生的电热是多少？
（2）通过调节控制电路中滑动变阻器R₀接入电路的阻值，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度，如果恒温箱的温度设定为50℃，求滑动变阻器R₀应接入电路的阻值．
（3）若要提高恒温箱的设定温度，滑动变阻器R₀接入电路的阻值应调大还是调小？

Answer 1

分析 （1）知道工作电路的电压和电热丝的电阻，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求电热丝工作时的功率；又知道工作时间，利用Q=W=Pt求加热10min产生的热量；
（2）恒温箱的温度为50℃，从图乙的出热敏电阻的阻值，此时电路中的电流为0.05A，衔铁被吸合，切断工作电路，又知道控制电路的电压，利用欧姆定律求电阻箱连入电阻的阻值；
（3）从图乙可知，要提高恒温箱的设定温度，就要减小热敏电阻的阻值；但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为0.05A，根据欧姆定律就要增大电阻箱连入的电阻值，即R₀的阻值必须调大．

解答 解：（1）电热丝工作时的功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{48.4Ω}$=1000W，
在10min内产生的热量：
Q=W=Pt=1000W×60s=6×10⁴J；
（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，由图乙可知，热敏电阻的阻值R₁=80Ω，由题知，此时控制电路的电流I₁=0.05A，
由I=$\frac{U}{R}$得总电阻：
R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.05A}$=120Ω，
根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知：
电阻箱R₀应接入电路的阻值：
R₀=R-R₁=120Ω-80Ω=40Ω；
（3）若要提高恒温箱的设定温度，由图乙知道，热敏电阻的阻值R₁将减小，衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需0.05A，即要求控制电路中的总电阻不变，所以R₀的阻值必须调大．
答：（1）工作电路正常工作1min，电热丝R₂产生的电热是6×10⁴J；
（2）滑动变阻器R₀应接入电路的阻值40Ω．
（3）若要提高恒温箱的设定温度，滑动变阻器R₀接入电路的阻值应调大．

点评 本题考查串联电路的特点和欧姆定律的应用，知道恒温箱的工作原理是关键，分析时从题目要求入手，需要什么条件再从题干中寻找，一般都很容易．