Question

医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同．如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图（虚线框内为锅内部分电路）．电源电压恒为4.5V．
（1）若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒，消毒温度须达到115℃时，器械共吸收多少热量？[C_钢=0.46×10³J/（kg?℃）]
（2）热敏传感器R₂（阻值随温度发生变化的可变电阻）置于锅内，A₂为显示温度的仪表（实质是电流表）；R₂的电阻与温度的关系如下表所示：

温度t/℃	80	85	90	95	100	105	110	115	…
电阻R2/Ω	120	110	100	90	80	70	60	50	…

当电流表A₂示数为60mA时，锅内的温度为多少？
（3）若R₁阻值为200Ω，当锅内的温度达到钢制器械的消毒温度115℃时，该电路消耗的总功率多大？

Answer 1

解：
（1）钢制器械吸收的热量：
Q_吸=cm△t=0.46×10³J/（kg?℃）×5kg×（115℃-15℃）=2.3×10⁵J；
（2）由题知，I₂=60mA=0.06A的阻值：
R₂===75Ω，
由表中数据可以看出，热敏电阻的阻值从80Ω变到75Ω，电阻减小5Ω，温度升高2.5℃，锅内温度为：t=100℃+2.5℃=102.5℃；
（3）当锅内的温度达到钢制器械的消毒温度115℃时，R₂=50Ω，两电阻并联，
R_并===40Ω，
电路消耗的总功率：
P==≈0.5W．
答：（1）钢制器械共吸收2.3×10⁵J的热量；
（2）当电流表A₂示数为60mA时，锅内的温度为102.5℃；
（3）电路消耗的总功率为0.5W．
分析：（1）知道钢制器械的质量、钢的比热容、钢制器械的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求钢制器械吸收的热量；
（2）知道电流表A₂的示数，利用欧姆定律求热敏电阻的阻值，根据热敏电阻与温度的关系表得出答案；
（3）由表格数据可知，当锅内的温度达到钢制器械的消毒温度115℃时R₂的阻值，两电阻并联，求出并联总电阻，利用P=求电路消耗的总功率．
点评：本题考查了学生对吸热公式、欧姆定律、电功率公式的掌握和运用，属于电学、热学综合应用题，有难度．