Question

【题目】某兴趣小组设计恒温箱电路如图甲．在温度设定电路中，热敏电阻R1，其阻值随温度变化的图象如图乙所示，定值电阻R2=3kΩ．当a、b间的电压Uab小于3V时，恒温箱内的电热丝正常工作；当a、b间的电压Uab大于3V时，电热丝停止工作．根据以上信息回答下列问题：

（1）如图甲，温度设定电路中，热敏电阻R1和定值电阻R2串联，根据设计要求确定电阻①是 、电阻②是 ．（选填“R1”或“R2”）

（2）加热电路中，电热丝R=48．4Ω，电源电压为220V，加热电路正常工作1min，电热丝R产生的热量是多少？

（3）此时恒温箱设定的温度是30℃，则可调压电源的电压是多少？

（4）为方便恒温箱温度的设定，可将定值电阻R2用电阻箱替换，当电阻箱接入电路电阻如图丙所示时，恒温箱设定的温度是多少？

（5）如果通过调节可调压电源来改变温度的设定，为使设定的温度变高，应使电源电压 ．（选填：“增大”或“减小”）

Answer 1

【答案】（1）R2；R1；

（2）电热丝产生的热量是6×104J；

（3）可调压电源的电压是3．6V；

（4）此时的设定温度是50℃；

（5）增大．

【解析】试题分析：

（1）在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比．由“当a、b间的电压Uab小于3V时，恒温箱内的电热丝正常工作；当a、b间的电压Uab大于3V时，电热丝停止工作”知，a、b间的电压Uab从小于3V到大于3V时，ab间电阻是增大的，温度是升高的；由图象知，R1阻值随温度升高而减小，所以a、b之间的电阻不是R1，只能是R2；

（2）电热丝产生的热量为Q=I2Rt=t=×60s=6×104J；

（3）由图象知，当温度为30℃时，R1的阻值为15kΩ，此时两端电压为3V，

因为=，

所以=，

即=，

解得电源电压为U=3．6V；

（4）由丙图知，电阻箱接入电路的电阻为R2′=2000Ω=2kΩ．

因为=，

所以=，

即=，

解得R1′=10kΩ，

由图象知，此时的设定温度是50℃；

（5）由图象知，当温度升高时，R1阻值减小，而两端电压U1=3V不变，同时R2保持不变，

因为=，

所以U2增大，所以U=U1+U2增大，即电源电压增大．

故答案为：（1）R2；R1；

（2）电热丝产生的热量是6×104J；

（3）可调压电源的电压是3．6V；

（4）此时的设定温度是50℃；

（5）增大．