图甲为自动调温电熨斗.图乙为其简化的电路图.图丙为温控开关.温控开关是由长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的.受热时.由于铜片膨胀得比铁片大.双金属片便向铁片那边弯曲.温度越高弯曲得越明显．双金属片触点A与弹性钢片上的触点B原来是相通的.通电后.指示灯L亮.发热板发热.使金属底板温度升高．当温度升高到设定温度时.A.B触点分离.电路断开.底� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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1．图甲为自动调温电熨斗，图乙为其简化的电路图，图丙为温控开关，温控开关是由长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的，受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲，温度越高弯曲得越明显．双金属片触点A与弹性钢片上的触点B原来是相通的，通电后，指示灯L亮（R为限流电阻），发热板发热，使金属底板温度升高．当温度升高到设定温度时，A、B触点分离，电路断开，底板的温度不在升高，随着温度的降低，双金属片逐渐恢复原状，A、B触点又重新接触，电路再次接通，底板的温度又开始升高，从而实现自动控温的目的．

（1）该电熨斗的温控开关是依据什么物理知识制成的？
（2）不同织物需要不同的熨烫温度，若需要较高的熨烫温度应如何调节调温旋钮？
（3）若指示灯L采用“3V 0.03W”的小灯泡，那么限流电阻R多大才能使小灯泡正常工作？
（4）发热板的额定功率为1000W，则发热板的电阻多大？若要使金属底板的温度由20℃升高到220℃至少需要多长时间？（金属底板的质量为1kg，比热容为0.4×10³J/（kg•℃），不计热量损失）

分析（1）根据题意可知，铜片和铁片受热膨胀不同，双金属片发生弯曲，据此进行解答；
（2）需要较高的熨烫温度时，双金属片弯曲的程度变大，据此判断调温旋钮的调节；
（3）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出限流电阻两端的电压，根据欧姆定律求出限流电阻R的阻值；
（4）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得发热板的电阻，知道金属板的质量、初温和末温以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出金属板吸收的热量，不计热量损失，根据W=Q_吸=Pt求出加热时间．

解答解：（1）由题意可知，铜片和铁片受热膨胀不同，双金属片发生弯曲，达到温控开关控制电路的目的，利用的是金属热胀冷缩的物理知识制成的；
（2）需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移，使双金属片稍向下弯曲，这时使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些，温度要更高一些；
（3）灯泡正常发光时的电压U_L=3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=UI可得，小灯泡支路的电流：
I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.03W}{3V}$=0.01A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，限流电阻两端的电压：
U_R=U-U_L=220V-3V=217V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，限流电阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{217V}{0.01A}$=2.17×10⁴Ω；
（4）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，发热板的电阻：
R_热=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{热}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω，
金属板吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）=0.4×10³J/（kg•℃）×1kg×（220℃-20℃）=8×10⁴J，
不计热量损失，由W=Q_吸=Pt可得，需要的加热时间：
t′=$\frac{W}{P}$=$\frac{{Q}_{吸}}{P}$=$\frac{8×1{0}^{4}J}{1000W}$=80s．
答：（1）该电熨斗的温控开关是依据金属热胀冷缩的物理知识制成的；
（2）需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移；
（3）若指示灯L采用“3V 0.03W”的小灯泡，那么限流电阻R的阻值为2.17×10⁴Ω才能使小灯泡正常工作；
（4）发热板的电阻为48.4Ω，若要使金属底板的温度由20℃升高到220℃至少需要80s．

点评本题考查了电熨斗温控开关的原理和调节方法以及串联电路特点、欧姆定律、电功率公式、吸热公式、电功公式的应用，从题干中获取有用的信息是关键．

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