Question

圖甲是一種小型電熱式燒制爐的電路示意圖，其加熱元件由八段相同的電阻絲組成，每段電阻絲的阻值均為4Ω．燒制爐設有高溫、低溫兩檔，通過開關實現(xiàn)兩檔的轉換．用熱電偶式溫度計對爐內溫度進行監(jiān)測，圖乙是監(jiān)測爐內溫度的工作示意圖．
熱電鍋式溫度計的原理如圖丙所示，兩種不同的導體（如鉑、鎳）各取一端接在一起作為熱點（J₁點）放在高溫處，另一端作為冷點（J₂點）放在低溫處，在低溫處的A、B兩點之間就會存在一定的電壓，這就是熱電偶．已知熱電偶的電壓與J₁、J₂兩點間的溫度差成正比．因此，若已知冷點J₂的溫度，就可以通過接在A、B兩點間電壓表的讀數確定熱點J₁的溫度．
（1）這樣的熱電偶實際上是一個電源，它的電能是由什么形式的能轉化而來的？
（2）已知鉑、鎳熱電偶式溫度計熱、冷兩點間的溫度差為100℃時，產生的電壓為1.5mV．那么當冷點溫度為20℃、電壓表的示數為12mV時，爐內對應的溫度是多少？
（3）若燒制爐使用的電源電壓為220V，則該燒制爐高溫檔的電功率是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）電壓表是測量電壓的儀表，熱電偶低溫處兩點間存在電壓，就說明導體中有電流，因此是內能轉化成了電能；
（2）根據“熱電偶的電壓與J₁、J₂兩點間的溫度差成正比”計算爐內對應的溫度；
（3）分析出開關分別置于1和2時，電阻絲的連接情況，然后利用P=計算出電功率．
解答：解：（1）因為熱電偶高溫兩點放在高溫處，在低溫兩點間間就會產生電壓，因此是內能轉化成了電能．
答：熱電偶的電能是由內能轉化而來的．
（2）∵熱電偶的電壓與J₁、J₂兩點間的溫度差成正比，設高溫處溫度為t，
∴=
解得t=820℃
答：當冷點溫度為20℃、電壓表的示數為12mV時，爐內對應的溫度是820℃．
（3）①由圖甲可見，當開關置于1時，電流路徑（紅線部分）如下圖：

因此是6段電阻絲串聯(lián)，電路總電阻為R₁=R×6=4Ω×6=24Ω，
此時電功率為P===2016.7W
②當開關置于2時，電流路徑（綠線部分）如下圖：

因此是8段電阻絲串聯(lián)，電路總電阻為R₂=R×8=4Ω×8=32Ω，
此時電功率為P===1512.5W
∵2016.7W＞1512.5W
∴高檔功率為2016.7W
答：若燒制爐使用的電源電壓為220V，則該燒制爐高溫檔的電功率是2016.7W．
點評：本題學生在第（3）問上可能出錯，不能正確分析出開關置于不同檔位時電路的連接情況是出錯的原因所在，因此要求解題時一定要細心．