Question

醫院里利用高溫高壓蒸汽消毒鍋對器械進行消毒，不同的器械所要求的溫度、壓強不同．如圖為自動測量鍋內溫度、氣壓的電路原理圖（虛線框內為鍋內部分電路）．電源電壓恒為4.5V．
（1）若對總質量為5kg、初溫為15℃的鋼制器械進行消毒，消毒溫度須達到115℃時，器械共吸收多少熱量？[C_鋼=0.46×10³J/（kg?℃）]
（2）熱敏傳感器R₂（阻值隨溫度發生變化的可變電阻）置于鍋內，A₂為顯示溫度的儀表（實質是電流表）；R₂的電阻與溫度的關系如下表所示：

溫度t/℃	80	85	90	95	100	105	110	115	…
電阻R2/Ω	120	110	100	90	80	70	60	50	…

當電流表A₂示數為60mA時，鍋內的溫度為多少？
（3）若R₁阻值為200Ω，當鍋內的溫度達到鋼制器械的消毒溫度115℃時，該電路消耗的總功率多大？

Answer 1

分析：（1）知道鋼制器械的質量、鋼的比熱容、鋼制器械的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求鋼制器械吸收的熱量；
（2）知道電流表A₂的示數，利用歐姆定律求熱敏電阻的阻值，根據熱敏電阻與溫度的關系表得出答案；
（3）由表格數據可知，當鍋內的溫度達到鋼制器械的消毒溫度115℃時R₂的阻值，兩電阻并聯，求出并聯總電阻，利用P=

U2

R

求電路消耗的總功率．

解答：解：
（1）鋼制器械吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=0.46×10³J/（kg?℃）×5kg×（115℃-15℃）=2.3×10⁵J；
（2）由題知，I₂=60mA=0.06A的阻值：
R₂=

U

I2

=

4.5V

0.06A

=75Ω，
由表中數據可以看出，熱敏電阻的阻值從80Ω變到75Ω，電阻減小5Ω，溫度升高2.5℃，鍋內溫度為：t=100℃+2.5℃=102.5℃；
（3）當鍋內的溫度達到鋼制器械的消毒溫度115℃時，R₂=50Ω，兩電阻并聯，
R_并=

R1R2

R1+R2

=

200Ω×50Ω

200Ω+50Ω

=40Ω，
電路消耗的總功率：
P=

U2

R并

=

(4.5V)2

40Ω

≈0.5W．
答：（1）鋼制器械共吸收2.3×10⁵J的熱量；
（2）當電流表A₂示數為60mA時，鍋內的溫度為102.5℃；
（3）電路消耗的總功率為0.5W．

點評：本題考查了學生對吸熱公式、歐姆定律、電功率公式的掌握和運用，屬于電學、熱學綜合應用題，有難度．