Question

醫(yī)院里利用高溫高壓蒸汽消毒鍋對(duì)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(dòng)測(cè)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(duì)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(shí)，器械共吸收多少熱量？[c_鋼=0.46×10³J/（kg?℃）]
（2）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(shí)，A₁顯示氣壓值都為0，此時(shí)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？
（3）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(shí)，鍋內(nèi)的溫度為多少？

Answer 1

分析：（1）知道鋼制器械的質(zhì)量、鋼的比熱容、鋼制器械的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求鋼制器械吸收的熱量；
（2）由題知，當(dāng)鍋內(nèi)氣壓不高于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，A₁顯示氣壓值都為0，R₁阻值為200Ω，利用歐姆定律求此時(shí)的電流值，即氣壓表零刻度線所在處；
（3）知道電流表A₂的示數(shù)，利用歐姆定律求熱敏電阻的阻值，根據(jù)熱敏電阻與溫度的關(guān)系表得出答案．

解答：解：（1）鋼制器械吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=0.46×10³J/（kg?℃）×5kg×（115℃-15℃）=2.3×10⁵J；
（2）當(dāng)鍋內(nèi)氣壓不高于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，A₁顯示氣壓值都為0，R₁=200Ω，此時(shí)電路中的電流：
I=

U

R

=

4.5V

200Ω

=0.0225A=22.5mA，
∴氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤22.5mA處；
（3）由題知，I₂=60mA=0.06A
的阻值：
R₂=

U

I2

=

4.5V

0.06A

=75Ω，
由表中數(shù)據(jù)可以看出，熱敏電阻的阻值從80Ω變到75Ω，電阻減小5Ω，溫度升高2.5℃，鍋內(nèi)溫度為：
t=100℃+2.5℃=102.5℃．
答：（1）鋼制器械共吸收2.3×10⁵J的熱量；
（2）氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤22.5mA處；
（3）當(dāng)電流表A₂示數(shù)為60mA時(shí)，鍋內(nèi)的溫度為102.5℃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式、歐姆定律的掌握和運(yùn)用，屬于電學(xué)、熱學(xué)綜合應(yīng)用題，有難度．