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物理必考实践活动小组的同学种植了一种植物.为了使该植物在寒冷的季节快

2024-01-16 11:12:39信息公告290

实践活动小组的同学种植了一种植物,为了使该植物在寒冷的季节快速生长,他们制作了一台恒温箱,如图所示.按设计要求,箱内需要安装一个电发热体,该电发热体用36V的电源供电,发热功率为320W.m3C物理好资源网(原物理ok网)

(1)据现有实际条什,他们制作电发热体时有3种金属丝材料可供选择,有关数据和情况如下表:m3C物理好资源网(原物理ok网)

材料 直径/mm 熔断电流/A 发热时氧化情况 价格比较
钨丝 0.5 20 容易氧化 较高
镍铬合金 0.5 20 不易氧化 一般
铅锑合金 0.5 5 一般 一般
试分析选择哪一种材料绕制发热体比较合适,写出理由和有关的计算过程.m3C物理好资源网(原物理ok网)

(2)用所选择的材料绕制成发热体后,接在36V的电源上进行通电试验,测得发热体的功率为405W.为使其功率达到设计要求的功率,在不改变发热体及电源电压的情况下,需要在箱外接一个电阻,这个电阻应该怎样连接?求出该电阻的阻值.

试题答案

解:(1)选镍铬合金材料丝绕制发热体比较合适,m3C物理好资源网(原物理ok网)

理由:按设计要求,发热体的电流为I===8.9A,m3C物理好资源网(原物理ok网)

铅锑合金熔断电流为5A,显然不符合要求,m3C物理好资源网(原物理ok网)

钨丝最贵,且容易氧化,镍铬合金价格一般,熔断电流大,且不易氧化,所以镍铬合金符合设计要求.m3C物理好资源网(原物理ok网)

答:应选取镍铬合金丝做发热体.理由:镍铬合金丝的熔断电流大、不容易氧化且价格相对低.m3C物理好资源网(原物理ok网)

(2)电阻应与发热体串联.m3C物理好资源网(原物理ok网)

发热体接在36V的电源上时功率为P1=405W,所以它的电阻为R===3.2Ω,m3C物理好资源网(原物理ok网)

按设计要求,发热体的功率应为320W,则通过发热体的电流为I1===10A,m3C物理好资源网(原物理ok网)

应为串联电路电流相等,所以串联电路的总电阻R===3.6Ω,m3C物理好资源网(原物理ok网)

所以需串联的电阻的阻值为R=R-R=3.6Ω-3.2Ω=0.4Ω.m3C物理好资源网(原物理ok网)

答:应该串联一个电阻,阻值是0.4Ω.m3C物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)要选取适合制成发热体的材料,就要综合比较这三种材料的熔断电流、发热时氧化情况和价格高低,看哪种材料在综合方面更好一些;m3C物理好资源网(原物理ok网)

(2)现在功率偏大,我们应想法减小功率,减小功率的办法就是串联一个电阻,利用串联电阻分压的特点来达到目的,已知发热体的额定电压和额定功率,根据公式R=求出它的电阻,再利用公式P=I2R求出通过发热体的电流,再利用公式R=求出电路的总电阻,根据串联电阻的特点进一步求出串联的电阻的大小.m3C物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查电流、电阻等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,重点是通过所给数据判断所选材料,难点是计算串联电阻的阻值,还考查了学生的分析能力和运用公式进行计算解答的能力,是一道好题.m3C物理好资源网(原物理ok网)