Question

【題目】小明利用實驗室的電磁繼電器、熱敏電阻R1 ， 可變電阻器R2等器件設計了一個恒溫箱控制電路，如圖甲所示，圖乙是小明通過實驗測得的R1的阻值隨溫度變化的關系曲線．
（1）電磁繼電器的電源兩端電壓U=6V，電磁繼電器線圈的電阻可忽略不計，通過實驗測得當電流為30mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．若可變電阻器R2的電阻值設定為150Ω時，則恒溫箱溫度最高可達到多少℃？
（2）如果恒溫箱內裝有20kg初溫為20℃的水，那么這些水達到（1）中最高溫度時，共吸收了多少熱量？[水的比熱容為4.2×103J/（kg℃）]．

Answer 1

【答案】
（1）解：由電路圖可知，R1與R2串聯，

當電流I=30mA=0.03A時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，恒溫箱中的電阻絲停止加熱，此時溫度最高，

由I= 可得，電路中的總電阻：

R= = =200Ω，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，熱敏電阻的阻值：

R1=R﹣R2=200Ω﹣150Ω=50Ω，

由圖乙可知，恒溫箱溫度最高可達到90℃

（2）解：水吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×20kg×（90℃﹣20℃）=5.88×106J

【解析】（1）由電路圖可知，R1與R2串聯，當電流I=30mA=0.03A時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，恒溫箱中的電阻絲停止加熱，此時溫度最高，根據歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出熱敏電阻的阻值，然后根據圖乙得出恒溫箱達到的最高溫度；（2）知道水的質量和比熱容以及初溫、末溫，根據Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量．
【考點精析】本題主要考查了熱量的計算和歐姆定律及其應用的相關知識點，需要掌握熱量的計算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c 是物體比熱，單位是：焦/(千克?℃)；m是質量；t0 是初始溫度；t 是后來的溫度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）才能正確解答此題．