Question

1．培养菌种需要在相对稳定的温度环境下进行，右图是研究性学习小组的同学设计的恒温箱，他们将一段电热丝R接入电源电压为36V的电路中，测得其实际功率为27W．（电热丝阻值不随温度变化）请你解答下列问题：
（1）电热丝是利用电流的热效应工作的．
（2）通过电热丝R的电流为多大？
（3）为保证菌种的培养，箱内发热功率应为12W，在不改变电源电压和原电热丝的情况下，需要在箱内串（选填“串”、“并”）联一段电热丝．
（4）请计算出当箱内发热功率应为12W时，你连入电热丝的阻值．

Answer 1

分析 （1）电热丝是利用电流的热效应工作的，把电能转化为内能；
（2）知道电源的电压和R的实际功率，根据P=UI求出通过电热丝R的电流；
（3）在不改变电源电压和原电热丝的情况下，要使箱内的发热功率变为12W，应增大电路中的电阻；
（4）由P=UI求出当箱内发热功率应为12W时电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻和R的阻值，利用电阻的串联求出联入电路电阻的大小．

解答 解：（1）电热丝是利用电流的热效应工作的；
（2）由P=UI可得，通过电热丝R的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{27W}{36V}$=0.75A；
（3）在不改变电源电压和原电热丝的情况下，要使箱内的发热功率变为12W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，因增大电路中的总电阻，即需要在箱内串联一段电热丝
（4）由P=UI可得，当箱内发热功率应为12W时电路中的电流：
I′=$\frac{P′}{U}$=$\frac{12W}{36V}$=$\frac{1}{3}$A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I′}$=$\frac{36V}{\frac{1}{3}A}$=108?，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{36V}{0.75A}$=48?，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，联入电热丝的阻值：
R_串=R_总-R=108?-48?=60?．
答：（1）热
（2）通过电热丝R的电流为0.75A；
（3）串；
（4）当箱内发热功率应为12W时，连入电热丝的阻值为60Ω．

点评 本题考查了电流的热效应和电功率公式、欧姆定律、串联电路特点的应用，要注意当箱内发热功率应为12W时是指电路的总功率．