小明在研究性学习活动中,查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表,并将该型号的热敏电阻应用于如图所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中.
| 温度/℃ | … | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | … |
| 热敏电阻阻值/Ω | … | 350 | 300 | 250 | 210 | 175 | … |
“工作电路”由工作电源U2(U2=10V)、发热电阻R2(R2=5Ω)、导线等组成.问:
(1)工作电路工作时的电流为多大?电阻R2的发热功率为多大?
(2)若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量,则工作电路要工作多长时间(不计热量的损失)?
(3)若恒温箱的温度最高不得超过50℃,则控制电路的电源电压U1最小值为多大?
试题答案
解:(1)工作电路工作时的电流:I2===2A;
电阻R2的发热功率:P2=U2I2=10V×2A=20W;
(2)因为电阻消耗的电能等于电流通过电阻时产生的热量,即W2=P2t=Q,
所以t===600s;
(3)当R1温度为50℃时,其阻值R1=250Ω;
因为R1和R0串联,
所以R总=R1+R0=250Ω+50Ω=300Ω;
因此,控制电路的最小电压为:U1=I1R总=0.02A×300Ω=6V.
答:(1)工作电路工作时的电流为2A.电阻R2的发热功率为20W.
(2)若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量,则工作电路要工作600s.
(3)若恒温箱的温度最高不得超过50℃,则控制电路的电源电压U1最小值为6V.
试题解析
(1)已知电压和电阻,根据欧姆定律公式就可以直接算出电流;算电功率可根据电功率公式P=UI算出.
(2)要求出工作时间,根据题意需要用公式t=进行计算,电功率在第(1)问中已经求出,关键是电阻R2消耗的电能是多少题中并没有告诉.不过电阻R2是一个纯电阻电路且不计热量损失,所以它在工作时,将电能全部转化为热能,则可知电阻产生的热量即为消耗的电能.
(3)先从表格中找出温度为50℃时热敏电阻的阻值,然后利用串联电路电阻规律算出总电阻,最后用最小电流乘以总电阻算出最小电源电压值.
点评:本题综合考查了学生对欧姆定律公式和电功率公式的理解和运用,以及对串联电路电流、电阻、电压规律的考查.考查的内容都是电学部分的基础和重点内容,一定要掌握.
