Question

（2012?無錫二模）醫(yī)院里利用高溫高壓蒸汽消毒鍋對器械進(jìn)行消毒，不同的器械所要求的溫度、壓強(qiáng)不同．如圖為自動測量鍋內(nèi)溫度、氣壓的電路
原理圖（虛線框內(nèi)為鍋內(nèi)部分電路）．電源電壓恒為4.5V．
（1）若對總質(zhì)量為5kg、初溫為15℃的鋼制器械進(jìn)行消毒，消毒溫度須達(dá)到115℃時，器械共吸收多少熱量？[c_鋼=0.46×10³J/（kg?℃）]
（2）壓強(qiáng)傳感器R₁（阻值隨所受的壓強(qiáng)大小發(fā)生變化的可變電阻）置入鍋內(nèi)，其受壓面積為2cm²，如果R₁表面能承受的最大壓力為70N，則鍋內(nèi)允許的最高氣壓是多少？
（3）A₁為顯示鍋內(nèi)氣壓大小的儀表（實(shí)質(zhì)是電流表），當(dāng)鍋內(nèi)氣壓不高于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時，A₁顯示氣壓值都為0，此時R₁阻值為200Ω，求：氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤多少毫安處？
（4）熱敏傳感器R₂（阻值隨溫度發(fā)生變化的可變電阻）置于鍋內(nèi)，A₂為顯示溫度的儀表（實(shí)質(zhì)是電流表）；R₂的電阻與溫度的關(guān)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(dāng)電流表A₂示數(shù)為60mA時，鍋內(nèi)的溫度為多少？

Answer 1

分析：（1）已知鋼制器械的質(zhì)量5kg，初溫15℃，末溫115℃，根據(jù)熱量的計算公式Q_吸=cm（t-t₀）可求出器械吸收的熱量；
（2）已知壓力70N，受壓面積為2cm²，根據(jù)P=

F

S

可求出鍋內(nèi)氣壓；
（3）已知電源電壓恒為4.5V，R₁阻值為200Ω，可求出此時電流，就是氣壓表零刻度線位置；
（4）已知電源電壓恒為4.5V，電流60mA，可求出電阻，由表中數(shù)據(jù)可知鍋內(nèi)溫度．

解答：解：（1）器械吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=0.46×10³J/（kg?℃）×5kg×（115℃-15℃）=2.3×10⁵J；
（2）鍋內(nèi)氣壓：
P=

F

S

=

70N

2×10-4m2

=3.5×10⁵Pa；
（3）通過R₁的電流：
I₁=

U

R1

=

4.5V

200Ω

=22.5mA；
氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤22.5毫安處；
（4）R₂的阻值：
R₂=

U

I2

=

4.5V

0.06A

=75Ω，
由表中數(shù)據(jù)可知，溫度每升高5℃，R₂的阻值減小10Ω，
可見當(dāng)R₂的阻值是75Ω時，鍋內(nèi)溫度為102.5℃．
答：（1）器械吸收的熱量是2.3×10⁵J；
（2）鍋內(nèi)氣壓為3.5×10⁵Pa；
（3）氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤22.5毫安處；
（4）鍋內(nèi)溫度為102.5℃．

點(diǎn)評：本題是一道電熱綜合題，考查了熱量的計算，壓強(qiáng)的計算及對學(xué)生觀察、分析、歸納能力的考查，是一道綜合性很強(qiáng)的題，是一道好題．