Question

1．培養(yǎng)菌種需要在相對穩(wěn)定的溫度環(huán)境下進行，右圖是研究性學習小組的同學設計的恒溫箱，他們將一段電熱絲R接入電源電壓為36V的電路中，測得其實際功率為27W．（電熱絲阻值不隨溫度變化）請你解答下列問題：
（1）電熱絲是利用電流的熱效應工作的．
（2）通過電熱絲R的電流為多大？
（3）為保證菌種的培養(yǎng)，箱內發(fā)熱功率應為12W，在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下，需要在箱內串（選填“串”、“并”）聯一段電熱絲．
（4）請計算出當箱內發(fā)熱功率應為12W時，你連入電熱絲的阻值．

Answer 1

分析 （1）電熱絲是利用電流的熱效應工作的，把電能轉化為內能；
（2）知道電源的電壓和R的實際功率，根據P=UI求出通過電熱絲R的電流；
（3）在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下，要使箱內的發(fā)熱功率變?yōu)?2W，應增大電路中的電阻；
（4）由P=UI求出當箱內發(fā)熱功率應為12W時電路中的電流，根據歐姆定律求出電路中的總電阻和R的阻值，利用電阻的串聯求出聯入電路電阻的大�。�

解答 解：（1）電熱絲是利用電流的熱效應工作的；
（2）由P=UI可得，通過電熱絲R的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{27W}{36V}$=0.75A；
（3）在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下，要使箱內的發(fā)熱功率變?yōu)?2W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，因增大電路中的總電阻，即需要在箱內串聯一段電熱絲
（4）由P=UI可得，當箱內發(fā)熱功率應為12W時電路中的電流：
I′=$\frac{P′}{U}$=$\frac{12W}{36V}$=$\frac{1}{3}$A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$=$\frac{36V}{\frac{1}{3}A}$=108?，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{36V}{0.75A}$=48?，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，聯入電熱絲的阻值：
R_串=R_總-R=108?-48?=60?．
答：（1）熱
（2）通過電熱絲R的電流為0.75A；
（3）串；
（4）當箱內發(fā)熱功率應為12W時，連入電熱絲的阻值為60Ω．

點評 本題考查了電流的熱效應和電功率公式、歐姆定律、串聯電路特點的應用，要注意當箱內發(fā)熱功率應為12W時是指電路的總功率．