Question

14．如圖所示的電路中，電源電壓為8V，R₂是阻值為40Ω的定值電阻，壓敏電阻R₁的阻值隨壓力的變化情況如圖乙所示，當開關S閉合后，問：

（1）當電流表示數為0.4A時，壓敏電阻受到的壓力為多少？
（2）當電路連續(xù)工作10min，電阻R₂產生的熱量為多少？
（3）若此熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高多少？[水的比熱容為4.2×10³J•（kg•℃）^-1]．

Answer 1

分析 由圖甲可知，R₁與R₂并聯，電流表測干路電流．
（1）根據并聯電路的電壓特點和歐姆定律求出通過R₂的電流，根據并聯電路的電流特點求出通過R₁的電流，再根據歐姆定律求出R₁的阻值，由圖乙可知壓敏電阻受到的壓力；
（2）根據W=UIt求出電路連續(xù)工作10min電阻R₂產生的熱量；
（3）根據η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出水吸收的熱量，根據Q_吸=cm△t求出水溫升高的溫度．

解答 解：由圖甲可知，R₁與R₂并聯，電流表測干路電流，
（1）因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，通過R₂的電流：
I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{40Ω}$=0.2A，
因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過R₁的電流：
I₁=I-I₂=0.4A-0.2A=0.2A，
R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
由圖乙可知，壓敏電阻受到的壓力為2N；
（2）電路連續(xù)工作10min電阻R₂產生的熱量：
Q₂=W₂=UI₂t=8V×0.2A×10×60s=960J；
（3）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，水吸收的熱量：
Q_吸=Wη=960J×84%=806.4J，
由Q_吸=cm△t可得，水溫升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{806.4J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×20×1{0}^{-3}kg}$=9.6℃．
答：（1）當電流表示數為0.4A時，壓敏電阻受到的壓力為2N；
（2）當電路連續(xù)工作10min，電阻R₂產生的熱量為960J；
（3）若此熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高9.6℃．

點評 本題考查了并聯電路的特點和歐姆定律、電熱公式、效率公式、吸熱公式的應用，關鍵是從圖象中獲取有用的信息，計算過程要注意單位的換算．