Question

【题目】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物理知识制成的.
（2）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？
（3）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）

Answer 1

【答案】
（1）热胀冷缩
（2）解：灯泡正常发光时的电压UL=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=PL/UL=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：

UR=U-UL=220V-3V=217V，

由I=U/R可得，限流电阻R的阻值：R=UR/I=217V/0.01A=2.17×104Ω

（3）解：由P=U2/R可得，发热板的电阻：R热=U2/P热=(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′=W/P热=Q吸/P热=8×104J/1000W=80s.

【解析】本题考查学生对电学的综合计算能力。（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，故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）欧姆定律，电功率公式的综合应用。