Question

14．如图所示的电路中，电源电压为8V，R₂是阻值为40Ω的定值电阻，压敏电阻R₁的阻值随压力的变化情况如图乙所示，当开关S闭合后，问：

（1）当电流表示数为0.4A时，压敏电阻受到的压力为多少？
（2）当电路连续工作10min，电阻R₂产生的热量为多少？
（3）若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高多少？[水的比热容为4.2×10³J•（kg•℃）^-1]．

Answer 1

分析 由图甲可知，R₁与R₂并联，电流表测干路电流．
（1）根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R₂的电流，根据并联电路的电流特点求出通过R₁的电流，再根据欧姆定律求出R₁的阻值，由图乙可知压敏电阻受到的压力；
（2）根据W=UIt求出电路连续工作10min电阻R₂产生的热量；
（3）根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出水吸收的热量，根据Q_吸=cm△t求出水温升高的温度．

解答 解：由图甲可知，R₁与R₂并联，电流表测干路电流，
（1）因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，通过R₂的电流：
I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{40Ω}$=0.2A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过R₁的电流：
I₁=I-I₂=0.4A-0.2A=0.2A，
R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
由图乙可知，压敏电阻受到的压力为2N；
（2）电路连续工作10min电阻R₂产生的热量：
Q₂=W₂=UI₂t=8V×0.2A×10×60s=960J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，水吸收的热量：
Q_吸=Wη=960J×84%=806.4J，
由Q_吸=cm△t可得，水温升高的温度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{806.4J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×20×1{0}^{-3}kg}$=9.6℃．
答：（1）当电流表示数为0.4A时，压敏电阻受到的压力为2N；
（2）当电路连续工作10min，电阻R₂产生的热量为960J；
（3）若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高9.6℃．

点评 本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电热公式、效率公式、吸热公式的应用，关键是从图象中获取有用的信息，计算过程要注意单位的换算．