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)压强传感器R1(阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻)置入锅内,其受压面积为2cm2,如果R1表面能承受的最大压力为70N,则锅内允许的最高气压是多少?(3)A1为显示锅内气压大小的仪表(实质是电流表),当锅内气压不高于1标准大气压时,A1显示气压值都为0,此时R1阻值为200Ω,求:气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘多少毫安处?(4)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

问题描述:

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=0.46×103J/(kg•℃)]
(2)压强传感器R1(阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻)置入锅内,其受压面积为2cm2,如果R1表面能承受的最大压力为70N,则锅内允许的最高气压是多少?
(3)A1为显示锅内气压大小的仪表(实质是电流表),当锅内气压不高于1标准大气压时,A1显示气压值都为0,此时R1阻值为200Ω,求:气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘多少毫安处?
(4)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 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?

(1)器械吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=0.46×103J/(kg•℃)×5kg×(115℃-15℃)=2.3×105J;
(2)锅内气压:
P=

F
S
=
70N
10−4m2
=3.5×105Pa;
(3)通过R1的电流:
I1=
U
R1
=
4.5V
200Ω
=22.5mA;
气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘22.5毫安处;
(4)R2的阻值:
R2=
U
I2
=
4.5V
0.06A
=75Ω,
由表中数据可知,温度每升高5℃,R2的阻值减小10Ω,
可见当R2的阻值是75Ω时,锅内温度为102.5℃.
答:(1)器械吸收的热量是2.3×105J;
(2)锅内气压为3.5×105Pa;
(3)气压表零刻度线应标在电流表Al刻度盘22.5毫安处;
(4)锅内温度为102.5℃.
答案解析:(1)已知钢制器械的质量5kg,初温15℃,末温115℃,根据热量的计算公式Q=cm(t-t0)可求出器械吸收的热量;
(2)已知压力70N,受压面积为2cm2,根据P=
F
S
可求出锅内气压;
(3)已知电源电压恒为4.5V,R1阻值为200Ω,可求出此时电流,就是气压表零刻度线位置;
(4)已知电源电压恒为4.5V,电流60mA,可求出电阻,由表中数据可知锅内温度.
考试点:热量的计算;欧姆定律的应用.

知识点:本题是一道电热综合题,考查了热量的计算,压强的计算及对学生观察、分析、归纳能力的考查,是一道综合性很强的题,是一道好题.