Question

20．如甲圖所示的電加熱恒溫箱，由控制電路和加熱電路兩部分構成，其中控制電路由U₁=6V的電源、電磁繼電器（線圈電阻忽略不計）、熱敏電阻R₁和滑動變阻器R₂串接而成．加熱電路由U₂=220V的電源和R₀=48.4Ω的電熱絲串聯而成．恒溫箱內包含了圖中虛線框內的電熱絲R₀和熱敏電阻R₁．乙圖是熱敏電阻R₁的阻值隨溫度變化的圖象．當控制電路中的電流達到0.02A時，銜鐵被吸下來，觸點處斷開，加熱電路停止工作，當控制電路中的電流小于0.02A時，銜鐵被彈回，觸點處接通，加熱電路正常工作，根據以上信息回答下列問題：

（1）加熱電路正常工作1min，電熱絲R₀產生的電熱是多少？
（2）通過調節控制電路中滑動變阻器R₂的電阻，就能調節恒溫箱中需要設定的不同溫度．若恒溫箱設定的溫度為100℃時，滑動變阻器接入電路的阻值為多大？
（3）若將滑動變阻器的阻值調大，恒溫箱設定的溫度會升高還是降低？

Answer 1

分析 （1）根據Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出加熱電路正常工作1min電熱絲R₀產生的電熱；
（2）恒溫箱設定的溫度為100℃時電路中的電流為0.02A，根據歐姆定律求出電路中的總電阻，由圖乙可知此時R₁的阻值，根據電阻的串聯求出滑動變阻器接入電路的阻值；
（3）溫度達到設定溫度時，控制電路的電壓和電流不變，電路中的總電阻不變，根據電阻的串聯可知將滑動變阻器的阻值調大時R₁阻值的變化，根據圖乙可知恒溫箱設定的溫度的變化．

解答 解：（1）加熱電路正常工作1min，電熱絲R₀產生的電熱：
Q=W=$\frac{{{U}_{2}}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$×60s=6×10⁴J；
（2）恒溫箱設定的溫度為100℃時，電路中的電流I=0.02A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.02A}$=300Ω，
由圖乙可知，溫度為100℃時，R₁的阻值為220Ω，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路的阻值：
R₂=R-R₁=300Ω-220Ω=80Ω；
（3）溫度達到設定溫度時，控制電路的電壓和電流不變，電路中的總電阻不變，
當滑動變阻器的阻值調大時，R₁的阻值減小，
由圖乙可知，恒溫箱設定的溫度升高．
答：（1）加熱電路正常工作1min，電熱絲R₀產生的電熱是6×10⁴J；
（2）若恒溫箱設定的溫度為100℃時，滑動變阻器接入電路的阻值為80Ω；
（3）若將滑動變阻器的阻值調大，恒溫箱設定的溫度會升高．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電熱公式的應用，分清控制電路和加熱電路的特點以及從題干、圖象中獲取有用的信息是關鍵．