Question

（2011?鄂爾多斯）為了在相對(duì)穩(wěn)定的溫度環(huán)境下培養(yǎng)菌種，某興趣學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的恒溫箱．他們將一段電熱絲R接入電源電壓為36V的電路中，測得其實(shí)際功率為27W，（電熱絲阻值不隨溫度變化）．
請(qǐng)你解答下列問題：
（1）電熱絲是利用電流的

熱

效應(yīng)來工作的．
（2）通過電熱絲R的電流是多大？
（3）電熱絲R通電5min產(chǎn)生多少熱量？
（4）為保證菌種的培養(yǎng)，箱內(nèi)發(fā)熱功率應(yīng)為12W，在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下，需在箱內(nèi)串聯(lián)一段多大阻值的電熱絲（用R'表示）？

Answer 1

分析：（1）電熱絲是利用電流的熱效應(yīng)工作的，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
（2）根據(jù)P=UI變形后計(jì)算電流I的數(shù)值；
（3）根據(jù)Q=W=Pt求出電熱絲R通電5min產(chǎn)生的熱量；
（4）根據(jù)歐姆定律求出電熱絲的電阻，根據(jù)I=

P R

求出此時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻，再利用電阻的串聯(lián)求出串聯(lián)電阻絲電阻的大小．

解答：解：（1）電熱絲是利用電流的熱效應(yīng)工作的；
（2）由P=UI得：
通過電熱絲R的電流I=

P

U

=

27W

36V

=0.75A；
（3）電熱絲R通電5min產(chǎn)生的熱量：
Q=W=Pt=27W×5×60s=8100J；
（4）電熱絲的電阻：
R_絲=

U

I

=

36V

0.75A

=48Ω，
箱內(nèi)發(fā)熱功率為12W時(shí)，根據(jù)P=I²R可得：
電路中的電流I=

P實(shí) R絲

=

12W 48Ω

=0.5A，
電阻兩端的總電阻R_總=

U

I

=

36V

0.5A

=72Ω，
串聯(lián)電阻的阻值R′=R_總-R_絲=72Ω-48Ω=24Ω．
答：（1）熱；
（2）通過電熱絲R的電流是0.75A；
（3）電熱絲R通電5min產(chǎn)生8100J的熱量；
（4）為保證菌種的培養(yǎng)，箱內(nèi)發(fā)熱功率應(yīng)為12W，在不改變電源電壓和原電熱絲的情況下，需在箱內(nèi)串聯(lián)一段24Ω阻值的電熱絲．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電功率公式、電功公式、歐姆定律和電阻串聯(lián)特點(diǎn)的靈活應(yīng)用．注意要用不同上標(biāo)表示不同的物理量，本題的計(jì)算過程不唯一，可用多種方法計(jì)算．