Question

【題目】如圖所示是實(shí)驗(yàn)室用某款恒溫水浴鍋的電路原理圖。其中“控制電路”由熱敏電阻R1（阻值隨溫度的變化如表所示）、電磁鐵（線圈阻值不計(jì)）、電源U1、開關(guān)等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于15mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，右邊工作電路斷開；“工作電路”由電源U2=30V、發(fā)熱電阻R2=5Ω、導(dǎo)線等組成。（水的比熱容c水=4.2×103J/（kg·℃）

溫度/℃	…	30	40	50	60	…
熱敏電阻值/Ω	…	350	300	250	200	…

（1）電磁鐵和永久磁鐵相比的優(yōu)點(diǎn)是：電磁鐵的磁性有無(wú)可以由___________來(lái)控制，電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以由___________來(lái)控制；

（2）工作電路工作時(shí)的電流為多大_____？電阻R2的發(fā)熱功率是多大____？

（3）若發(fā)熱電阻R2，連續(xù)工作5min，放出的熱量全部用來(lái)加熱水浴鍋中的水，可使質(zhì)量為2kg的水溫度升高多少____？

（4）若水浴鍋的溫度最高不得超過40℃，則控制電路的電源電壓U1的最小值應(yīng)為多少___？

Answer 1

【答案】電流的通斷 電流的大小 6A 180W 6.4℃ 4.5V

【解析】

(1)[1][2]電磁鐵與永久磁鐵相比具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：電磁鐵磁性的有無(wú)，可以由電流的通斷來(lái)控制；電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以由通過電磁鐵的電流大小來(lái)控制。

(2)[3]工作電路中，電源電壓U2=30V，發(fā)熱電阻R2=5Ω，工作電路工作時(shí)的電流

I2== =6A

工作電路工作時(shí)的電流為6A。

[4]電阻R2的發(fā)熱功率

P2=U2I2=30V×6A=180W

電阻R2的發(fā)熱功率為180W。

(3)[5]發(fā)熱電阻工作時(shí)產(chǎn)生的熱量

Q=W=Pt=180W560s=54000J

水吸熱升高的溫度

t==6.4℃

可使質(zhì)量為2kg的水溫度升高6.4℃。

(4)[6]當(dāng)R1溫度為40℃時(shí)，其阻值R1=300Ω，電路的最小工作電流

I1=15mA=0.15A

因此，控制電路的最小電壓為

U1=I1R1=0.15A×300Ω=4.5V

控制電路的最小電壓為4.5V。