Question

某科學興趣小組為了探索一項使植物幼苗在寒冷季節快速生長的技術，制作了一只恒溫箱，箱內需要安裝一個電發熱體，按設計要求，該電發熱體使用36V電源，每秒向箱內提供320J熱（設電能全部轉化為熱能）．
（1）現有四種直徑為0.5mm的金屬絲材料，有關數據如下：

材料	熔點	熔斷電流	發熱時氧化情況比較	價格比較
銅絲	1083℃	＞20A	容易	較低
鎢絲	3410℃	＞20A	容易	較高
鎳鉻合金絲	1100℃左右	＞20A	不易	一般
鉛銻合金絲	200℃左右	＞5A	一般	一般

試分析選取擇哪一種材料繞制發熱體較合適？并說明理由．
（2）計算出所用材料的電阻值．

Answer 1

分析：（1）要選取適合制成發熱體的材料，就要綜合比較這四種材料的熔點、熔斷電流、發熱時氧化情況和價格高低，看哪種材料在綜合方面更好一些；
（2）電學中的四個基本物理量是電流I、電壓U、電阻R和電功率P，這四個物理量中只要知道任意兩個量，都可以通過公式算出另外兩個量．題中已知電壓，那么要算電阻值，只要知道電流或電動率就可以算出．
   根據題中的已知條件，我們可以通過公式P=

Q

t

算出發熱功率即為電功率，這樣知道了電功率，我們就可以根據公式R=

U2

P

算出該材料的電阻值．

解答：解：（1）銅絲容易氧化，鎢絲容易氧化且價格較高，鉛銻合金熔點低且熔斷電流低，這三種材料都或多或少的存在不足，所以應選取鎳鉻合金絲做發熱體．因為鎳鉻合金絲的熔點高、熔斷電流大、不容易氧化且價格相對較低，所以用它制作發熱體比較合適．
（2）因為電能全部轉化為熱能，所以W=Q，
該發熱體的電功率：P=

W

t

=

Q

t

=

320J

1S

=320W，
該材料的電阻值：R=

U2

P

=

(36V)2

320W

=4.05Ω．
答：（1）應選取鎳鉻合金絲做發熱體．理由：鎳鉻合金絲的熔點高、熔斷電流大、不容易氧化且價格相對低．
（2）所用材料的電阻值是4.05Ω．

點評：本題主要考查了學生的分析能力和運用公式進行計算解答的能力，是一道好題．