Question

【題目】某興趣小組設計恒溫箱電路如圖甲．在溫度設定電路中，熱敏電阻R1，其阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示，定值電阻R2=3kΩ．當a、b間的電壓Uab小于3V時，恒溫箱內的電熱絲正常工作；當a、b間的電壓Uab大于3V時，電熱絲停止工作．根據以上信息回答下列問題：

（1）如圖甲，溫度設定電路中，熱敏電阻R1和定值電阻R2串聯，根據設計要求確定電阻①是 、電阻②是 ．（選填“R1”或“R2”）

（2）加熱電路中，電熱絲R=48．4Ω，電源電壓為220V，加熱電路正常工作1min，電熱絲R產生的熱量是多少？

（3）此時恒溫箱設定的溫度是30℃，則可調壓電源的電壓是多少？

（4）為方便恒溫箱溫度的設定，可將定值電阻R2用電阻箱替換，當電阻箱接入電路電阻如圖丙所示時，恒溫箱設定的溫度是多少？

（5）如果通過調節可調壓電源來改變溫度的設定，為使設定的溫度變高，應使電源電壓 ．（選填：“增大”或“減小”）

Answer 1

【答案】（1）R2；R1；

（2）電熱絲產生的熱量是6×104J；

（3）可調壓電源的電壓是3．6V；

（4）此時的設定溫度是50℃；

（5）增大．

【解析】試題分析：

（1）在串聯電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比．由“當a、b間的電壓Uab小于3V時，恒溫箱內的電熱絲正常工作；當a、b間的電壓Uab大于3V時，電熱絲停止工作”知，a、b間的電壓Uab從小于3V到大于3V時，ab間電阻是增大的，溫度是升高的；由圖象知，R1阻值隨溫度升高而減小，所以a、b之間的電阻不是R1，只能是R2；

（2）電熱絲產生的熱量為Q=I2Rt=t=×60s=6×104J；

（3）由圖象知，當溫度為30℃時，R1的阻值為15kΩ，此時兩端電壓為3V，

因為=，

所以=，

即=，

解得電源電壓為U=3．6V；

（4）由丙圖知，電阻箱接入電路的電阻為R2′=2000Ω=2kΩ．

因為=，

所以=，

即=，

解得R1′=10kΩ，

由圖象知，此時的設定溫度是50℃；

（5）由圖象知，當溫度升高時，R1阻值減小，而兩端電壓U1=3V不變，同時R2保持不變，

因為=，

所以U2增大，所以U=U1+U2增大，即電源電壓增大．

故答案為：（1）R2；R1；

（2）電熱絲產生的熱量是6×104J；

（3）可調壓電源的電壓是3．6V；

（4）此時的設定溫度是50℃；

（5）增大．