Question

10．如圖所示的電路中，電源電壓為8V，R2是阻值為40Ω的定值電阻，R1為壓敏電阻．當(dāng)開關(guān)S閉合后，問：

（1）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時，壓敏電阻R1的電功率為多少？壓敏電阻受到的壓力為多少？
（2）當(dāng)電路連續(xù)工作10min，電阻R2產(chǎn)生的熱量為多少？
（3）若（2）中熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高多少？（水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃））．
（4）若（2）中熱量全部由天然氣燃燒得到，需要天然氣的質(zhì)量為多少克？（天然氣的熱值為4×10⁷J/m³，密度為0.8Kg/m³）．

Answer 1

分析 （1）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，由圖示圖象求出壓力對應(yīng)的電阻阻值，根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)求出壓敏電阻通過的電流，根據(jù)P=UI可求得電阻R₁的功率；根據(jù)歐姆定律求得此時壓敏電阻阻值，然后根據(jù)圖乙可知壓敏電阻受到的壓力；
（2）根據(jù)Q₂=W₂=UIt可求得電阻R₂產(chǎn)生的熱量；
（3）已知此熱量的84%給20g的水加熱，根據(jù)Q=cm△t可求得水溫升高多少；
（4）已知此熱量全部由天然氣燃燒得到，根據(jù)Q=mq可求得天然氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）由圖可知：R₁與R₂并聯(lián)，電流表測量干路電流，
定值電阻R₂的電流I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{40Ω}$=0.2A，
電流表示數(shù)為0.4A時，根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和可知：
通過壓敏電阻的電流I₁=I-I₂=0.4A-0.2A=0.20A，
功率P₁=UI₁=8V×0.2A=1.6W；
由I=$\frac{U}{R}$可得此時壓敏電阻阻值：R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
由圖乙所示可知，R₁=40Ω時，F(xiàn)=2N，則壓力為2N；
（2）電阻R₂產(chǎn)生的電熱：
Q₂=W₂=UIt=8V×0.2A×10×60s=960J；
（3）已知此熱量的84%給20g的水加熱，則Q_吸=Q₂84%=960J×84%=806.4J；
由Q_吸=cm△t，可得：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{806.4J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×0.02kg}$=9.6℃；
（4）若此熱量全部由天然氣燃燒得到，根據(jù)Q=Vq可得：
天然氣的體積V=$\frac{{Q}_{2}}{q}$=$\frac{960J}{4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$=2.4×10^-5m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知天然氣的質(zhì)量為：
m′=ρV=0.8kg/m³×2.4×10^-5m³=1.92×10^-5kg=1.92×10^-2g．
答：（1）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時，壓敏電阻R₁的電功率為1.6W，壓敏電阻受到的壓力為2N；
（2）當(dāng)電路連續(xù)工作10mim，電阻R₂產(chǎn)生的熱量為960J；
（3）若（2）中熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高9.6℃；
（4）若（2）中熱量全部由天然氣燃燒得到，需要天然氣的質(zhì)量為1.92×10^-2g．

點(diǎn)評 本題考查了判斷電流表示數(shù)如何變化、電阻受到的壓力、與電阻產(chǎn)生的焦耳熱，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律、焦耳定律即可正確解題；由圖乙所示圖示求出壓力所對應(yīng)的壓敏電阻阻值是正確解題的前提關(guān)鍵．