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物理考题: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

2024-01-14 16:16:46信息公告329

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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

温度/℃3040506070
热敏电阻阻值/Ω350300250210175
“控制电路”由热敏电阻R1、电磁铁(线圈阻值R0=50Ω)、电源U1、开关等组成,当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合,右边工作电路则断开;GmZ物理好资源网(原物理ok网)

“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:GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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?GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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)?GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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;GmZ物理好资源网(原物理ok网)

电阻R2的发热功率:P2=U2I2=10V×2A=20W;GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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,GmZ物理好资源网(原物理ok网)

所以t===600s;GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(3)当R1温度为50℃时,其阻值R1=250Ω;GmZ物理好资源网(原物理ok网)

因为R1和R0串联,GmZ物理好资源网(原物理ok网)

所以R=R1+R0=250Ω+50Ω=300Ω;GmZ物理好资源网(原物理ok网)

因此,控制电路的最小电压为:U1=I1R=0.02A×300Ω=6V.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)工作电路工作时的电流为2A.电阻R2的发热功率为20W.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

(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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)

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.GmZ物理好资源网(原物理ok网)