Question

18．科學(xué)興趣小組的同學(xué)為了探索一項(xiàng)使植物幼苗在寒冷季節(jié)快速生長(zhǎng)的技術(shù)，制作了一只恒溫箱，箱內(nèi)需要裝有一個(gè)電發(fā)熱體，按設(shè)計(jì)要求，該店發(fā)熱體每秒向箱內(nèi)提供320焦的熱（假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為熱能）
（1）為了使該發(fā)熱體在使用中不危及生命安全，電源電壓最好不高于36伏；
（2）用合適的材料制成發(fā)熱體后，電源電壓設(shè)為（1）小題中的電壓，通電試驗(yàn)，測(cè)得每秒實(shí)際供熱405焦，在不改變電路電壓的條件下，如何在箱外接一個(gè)電路元件，使提供的熱量達(dá)到要求？通過(guò)計(jì)算確定這個(gè)電路元件的阻值．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)安全電壓知識(shí)分析解答；
（2）現(xiàn)在功率偏大，我們應(yīng)想法減小功率，減小功率的辦法就是串聯(lián)一個(gè)電阻，利用串聯(lián)電阻分壓的特點(diǎn)來(lái)達(dá)到目的，已知發(fā)熱體的額定電壓和額定功率，根據(jù)公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出它的電阻，再利用公式P=I²R求出通過(guò)發(fā)熱體的電流，再利用公式R=$\frac{U}{I}$求出電路的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電阻的特點(diǎn)進(jìn)一步求出串聯(lián)的電阻的大�。�

解答 解：（1）對(duì)人體安全電壓為不高于36V，故為了使該發(fā)熱體在使用中不危及生命安全，電源電壓最好不高于36V；
（2）電阻應(yīng)與發(fā)熱體串聯(lián)．
發(fā)熱體接在36V的電源上時(shí)功率為P₁=405W，所以它的電阻為R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（36V）^{2}}{405W}$=3.2Ω，
按設(shè)計(jì)要求，發(fā)熱體的功率應(yīng)為320W，則通過(guò)發(fā)熱體的電流為I₁=$\sqrt{\frac{P}{R}}$=$\sqrt{\frac{320W}{3.2Ω}}$=10A，
應(yīng)為串聯(lián)電路電流相等，所以串聯(lián)電路的總電阻R_總=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{36V}{10A}$=3.6Ω，
所以需串聯(lián)的電阻的阻值為R_串=R_總-R=3.6Ω-3.2Ω=0.4Ω．
答：（1）36；
（2）應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)電阻，阻值是0.4Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電流、電阻等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，重點(diǎn)是通過(guò)所給數(shù)據(jù)判斷所選材料，難點(diǎn)是計(jì)算串聯(lián)電阻的阻值，還考查了學(xué)生的分析能力和運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算解答的能力，是一道好題．