Question

20．如甲图所示的电加热恒温箱，由控制电路和加热电路两部分构成，其中控制电路由U₁=6V的电源、电磁继电器（线圈电阻忽略不计）、热敏电阻R₁和滑动变阻器R₂串接而成．加热电路由U₂=220V的电源和R₀=48.4Ω的电热丝串联而成．恒温箱内包含了图中虚线框内的电热丝R₀和热敏电阻R₁．乙图是热敏电阻R₁的阻值随温度变化的图象．当控制电路中的电流达到0.02A时，衔铁被吸下来，触点处断开，加热电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.02A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作，根据以上信息回答下列问题：

（1）加热电路正常工作1min，电热丝R₀产生的电热是多少？
（2）通过调节控制电路中滑动变阻器R₂的电阻，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度．若恒温箱设定的温度为100℃时，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？
（3）若将滑动变阻器的阻值调大，恒温箱设定的温度会升高还是降低？

Answer 1

分析 （1）根据Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出加热电路正常工作1min电热丝R₀产生的电热；
（2）恒温箱设定的温度为100℃时电路中的电流为0.02A，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，由图乙可知此时R₁的阻值，根据电阻的串联求出滑动变阻器接入电路的阻值；
（3）温度达到设定温度时，控制电路的电压和电流不变，电路中的总电阻不变，根据电阻的串联可知将滑动变阻器的阻值调大时R₁阻值的变化，根据图乙可知恒温箱设定的温度的变化．

解答 解：（1）加热电路正常工作1min，电热丝R₀产生的电热：
Q=W=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$×60s=6×10⁴J；
（2）恒温箱设定的温度为100℃时，电路中的电流I=0.02A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.02A}$=300Ω，
由图乙可知，温度为100℃时，R₁的阻值为220Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路的阻值：
R₂=R-R₁=300Ω-220Ω=80Ω；
（3）温度达到设定温度时，控制电路的电压和电流不变，电路中的总电阻不变，
当滑动变阻器的阻值调大时，R₁的阻值减小，
由图乙可知，恒温箱设定的温度升高．
答：（1）加热电路正常工作1min，电热丝R₀产生的电热是6×10⁴J；
（2）若恒温箱设定的温度为100℃时，滑动变阻器接入电路的阻值为80Ω；
（3）若将滑动变阻器的阻值调大，恒温箱设定的温度会升高．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电热公式的应用，分清控制电路和加热电路的特点以及从题干、图象中获取有用的信息是关键．