题目内容

4．阅读短文，回答问题：
双金属片温控器
电饭煲、电熨斗、电热暖手宝等家用电热器具的基本结构中均有电热元件和温控器，温控器大多采用双属片温控元件，起接通和断开电路的作用．
双金属片是利用两种温度膨胀系数相关较大的金属材料叠压组合而成的，当温度升高时，膨胀系数大的金属层会向膨胀系数小的金属层弯曲．
双金属片温控器可分为常闭触点型和常开触点型两种，常闭触点型工作原理如图甲，常温下，双金属片端部的触点与弹性铜片上的触点相接触，温控器接通电路，电热元件发热，双金属片受热弯曲，当温度长高到一定值时，双金属片端部的触点与铜片触点分离，电路断开，电热元件散热，温度降低，双金属片恢复原状，电路再次接通，如此反复能控制被加热物体的温度，如图乙所示的常开触点型温控器工作情况与前者相反，常温下电路是断开的，双金属片受热升温会使电路接通．

（1）温控器实质上就是一个受温度控制的开关（电源/开关/用电器）．
（2）电饭煲将饭煮好后还能使饭保温，即当饭变凉时再自动接通电源加热，温度较高时又停止加热，其中的温控器应采用如图甲（甲/乙）所示的类型．
（3）如图甲和乙所示的两种类型的温控器而言，关于双金属片上下两层金属材料的温度膨胀大小的比较，下列说法正确的是B
A、甲图中上层较大，乙图中下层较大B、甲图中下层较大，乙图中上层较大
C、甲图和乙图中均是上层较大，D、甲图和乙图中均是下层较大
（4）如图甲所示的常闭触点型温控器中，常温下弹性铜片的弹性势能应比触点分离时的大（大/小）．
（5）电热元件若直接与220V直流电源相连，电功率为1000w，当它与温控器串联并与220V直流电源相连时，电热元件两端电压与时间关系图象如图丙，如此工作2小时消耗的电能为1.5KW•h．

分析 （1）一个完整的电路由电源、导线、用电器、开关组成．开关与所控制的用电器串联，能起到控制电路中电流的通断的作用；
（2）根据常闭触点型双金属片温控器和常开触点型双金属片温控器的工作原理即可判断出电饭煲的温控器所采用的类型；
（3）根据双金属片的金属材料温度升高时，膨胀系数大的金属层会向膨胀系数小的金属层弯曲，
再结合甲、乙两种类型的温控器的双金属片的弯曲情况即可比较上下两层金属材料的温度膨胀大小；
（4）根据弹性势能的定义以及弹性势能的大小的决定因素即可得出常温下弹性铜片的弹性势能与触点分离时的大小关系；
（5）根据图象可以得出电热元件的加热时间，又知道电热元件的电功率，利用W=Pt即可求出消耗的电能．

解答 解：（1）温控器大多采用双属片温控元件，起接通和断开电路的作用，故温控器实质上就是一个受温度控制的开关．
（2）根据常闭触点型工作原理可知，常温下，双金属片端部的触点与弹性铜片上的触点相接触，温控器接通电路，电热元件发热，双金属片受热弯曲，
当温度长高到一定值时，双金属片端部的触点与铜片触点分离，电路断开，电热元件散热，温度降低，双金属片恢复原状，电路再次接通，
如此反复能控制被加热物体的温度，所以电饭煲将饭煮好后还能使饭保温，故其中的温控器应采用如图甲所示的类型．
（3）当温度升高时，膨胀系数大的金属层会向膨胀系数小的金属层弯曲．
图甲双金属片温控器为常闭触点型，当温度升高到一定值时，双金属片端部的触点与铜片触点分离，
即双金属片向上弯曲，所以甲图中下层金属材料的温度膨胀系数较大，上层金属材料的温度膨胀系数较小；
图乙双金属片温控器为常开触点型，当温度升高到一定值时，双金属片端部的触点与铜片触点接触，
即双金属片向下弯曲，所以乙图中上层金属材料的温度膨胀系数较大，下层金属材料的温度膨胀系数较小；
故选：B．
（4）在常温下常闭触点型温控器中，双金属片端部的触点与弹性铜片上的触点相接触，弹性铜片发生弹性形变，具有弹性势能；
双金属片端部的触点与铜片触点分离，弹性铜片恢复到原来的形状，没有弹性势能，故常温下弹性铜片的弹性势能应比触点分离时的大．
（5）由电热元件两端电压与时间关系图象如可知，
电热元件的加热时间t=$\frac{3}{4}$t总=34×2h=1.5h，
电热元件的电功率P=1000W=1kW，
由P=$\frac{\\;W}{\\;t}$得，电热元件消耗的电能：
W=Pt=1kW×1.5h=1.5kW•h．
故答案为：（1）开关；（2）甲；（3）B；（4）大；（5）1.5．

点评 本题以双金属片温控器为背景综合考查了电路的组成、材料的性质及电功的计算等知识，关键是从材料中提取有用的信息，熟练应用相关知识即可正确解答．

练习册系列答案
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