Question

19．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(shè)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(guān)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(shè)定為150Ω時，則恒溫箱溫度最高可達到多少℃？
（2）如果恒溫箱內(nèi)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

分析 （1）由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，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(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出熱敏電阻的阻值，然后根據(jù)圖乙得出恒溫箱達到的最高溫度；
（2）知道水的質(zhì)量和比熱容以及初溫、末溫，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量．

解答 解：由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，
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=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.03A}$=200Ω，
因串聯(lián)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）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×20kg×（90℃-20℃）=5.88×10⁶J．
答：（1）恒溫箱溫度最高可達到90℃；
（2）吸收了5.88×10⁶J的熱量．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、吸熱公式的應(yīng)用，從題干中獲取有用的信息是關(guān)鍵．