Question

【題目】圖甲為自動調溫電熨斗，圖乙為其簡化的電路圖，圖丙為溫控開關，溫控開關是由長和寬都相同的銅片和鐵片緊緊地鉚在一起做成的，受熱時，由于銅片膨脹得比鐵片大，雙金屬片便向鐵片那邊彎曲，溫度越高彎曲得越明顯．雙金屬片觸點A與彈性鋼片上的觸點B原來是相通的，通電后，指示燈L亮（R為限流電阻），發熱板發熱，使金屬底板溫度升高．當溫度升高到設定溫度時，A、B觸點分離，電路斷開，底板的溫度不在升高，隨著溫度的降低，雙金屬片逐漸恢復原狀，A、B觸點又重新接觸，電路再次接通，底板的溫度又開始升高，從而實現自動控溫的目的．

（1）該電熨斗的溫控開關是依據____________物理知識制成的.

（2）若指示燈L采用“3V 0.03W”的小燈泡，那么限流電阻R多大才能使小燈泡正常工作__________？

（3）發熱板的額定功率為1000W，則發熱板的電阻多大_____？若要使金屬底板的溫度由20℃升高到220℃至少需要多長時間______？（金屬底板的質量為1kg，比熱容為0.4×103J/（kg℃），不計熱量損失）

Answer 1

【答案】 熱脹冷縮 2.17×104Ω 48.4Ω 80s．

【解析】（1）由題意可知，銅片和鐵片受熱膨脹不同，雙金屬片發生彎曲，達到溫控開關控制電路的目的，故該電熨斗的溫控開關是依據金屬熱脹冷縮的物理知識制成的；

（2）燈泡正常發光時的電壓UL=3V，因串聯電路中各處的電流相等，所以，由P=UI可得，小燈泡支路的電流：I=PL/UL=0.03W/3V=0.01A，

因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，限流電阻兩端的電壓：

UR=U-UL=220V-3V=217V，

由I=U/R可得，限流電阻R的阻值：R=UR/I=217V/0.01A=2.17×104Ω；

（3）由P=U2/R可得，發熱板的電阻：R熱=U2/P熱=(220V)2/1000W=48.4Ω，

金屬板吸收的熱量：

Q吸=cm（t-t0）=0.4×103J/（kg℃）×1kg×（220℃-20℃）=8×104J，

不計熱量損失，由W=Q吸=Pt可得，

需要的加熱時間：t′=W/P熱=Q吸/P熱=8×104J/1000W=80s。