冬季，汽車後風窗玻璃上常會形成一層薄霜，導致駕駛員無法準確觀察後方情況。為保障行車安全，後風窗玻璃裝有加熱除霜...

問題詳情：

冬季，汽車後風窗玻璃上常會形成一層薄霜，導致駕駛員無法準確觀察後方情況。為保障行車安全，後風窗玻璃裝有加熱除霜電路。如圖*所示，是某同學設計的模擬汽車後風窗玻璃加熱電路，它由控制電路和受控電路組成。控制電路中S接“手動”時，電磁鐵A通電吸引銜鐵，使觸點D、E接觸、受控電路中電熱絲R2工作，對玻璃均勻加熱。S接“自動”時，加熱過程中，玻璃温度升高至45℃時，觸點D、E恰好脱開，此時控制電路中通過的電流為0.02A．電路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω，R1為固定在玻璃內的熱敏電阻，其温度始終與玻璃温度相同，阻值隨温度升高而增大。若電熱絲R2所產生的熱量完全被玻璃吸收，玻璃質量為9kg，玻璃比熱容為0.8×103J/（kg•℃）。電磁鐵A線圈的電阻忽略不計。

（1）開關S接“手動”：

①電磁鐵A通電時具有磁*，此現象稱為電流的　   　效應，A的上端是　   　極。

②將玻璃從﹣5℃加熱至45℃．所需的時間是多少？

（2）開關S接“自動”。玻璃的温度為15℃和45℃時，控制電路的功率相差了0.03W，則15℃時熱敏電阻R1的阻值為　   　Ω。

（3）汽車後風窗玻璃上的電熱絲R2是通過絲網印刷的方式將專用的導電銀漿印刷到玻璃的表面燒結制成，如圖乙所示，在電壓U2不變的情況下，為增大電熱絲R2的加熱功率，請從銀漿線的厚度，條數、粗細等方面，提出一種改進措施　   　。

【回答】

（1）①磁；N；②將玻璃從﹣5℃加熱至45℃，需要2000s；

（2）90；

（3）其它條件不變時增加銀漿線的厚度（或其它條件不變時增加銀漿線的條數、或其它條件不變時增加銀漿線的橫截面積等）。

【分析】（1）①電流流過導體時導體周圍產生磁場的現象稱為電流的磁效應，根據安培定則判斷電磁鐵的極*；

②知道玻璃的質量、比熱容、初温和末温，根據Q吸＝cm（t﹣t0）求出玻璃吸收的熱量，電熱絲R2所產生的熱量完全被玻璃吸收，根據W＝UIt＝t求出需要的加熱時間；

（2）根據題意得出玻璃的温度為45℃時控制電路中通過的電流，根據P＝UI求出此時控制電路的功率，根據熱敏電阻R1的阻值隨温度升高而增大可知玻璃的温度為15℃時控制電路的功率大於45℃時的功率，據此求出15℃時控制電路的功率，利用P＝UI＝求出此時控制電路的總電阻，利用電阻的串聯求出15℃時熱敏電阻R1的阻值；

（3）在電壓U2不變的情況下，根據P＝UI＝得出增大電熱絲R2的加熱功率時R2的阻值變化，根據影響電阻大小的因素得出改進措施。

【解答】解：（1）①電磁鐵A通電時具有磁*，此現象稱為電流的磁效應，

電流從電磁鐵的下端流入，用右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指指向N極，即A的上端是N極；

②玻璃從﹣5℃加熱至45℃時，玻璃吸收的熱量：

Q吸＝cm（t﹣t0）＝0.8×103J/（kg•℃）×9kg×[45℃﹣（﹣5℃）]＝3.6×105J，

因電熱絲R2所產生的熱量完全被玻璃吸收，

所以，消耗的電能W＝Q吸＝3.6×105J，

由W＝UIt＝t可得，需要的加熱時間：

t′＝＝＝2000s；

（2）由題意可知，玻璃的温度為45℃時，控制電路中通過的電流為0.02A，

此時控制電路的功率：

P1＝U1I1＝6V×0.02A＝0.12W，

因熱敏電阻R1的阻值隨温度升高而增大，且玻璃的温度為15℃和45℃時，控制電路的功率相差了0.03W，

所以，15℃時控制電路的功率：

P2＝P1+△P＝0.12W+0.03W＝0.15W，

此時控制電路的總電阻：

R＝＝＝240Ω，

因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，

所以，15℃時熱敏電阻R1的阻值：

R1＝R﹣R0＝240Ω﹣150Ω＝90Ω；

（3）在電壓U2不變的情況下，由P＝UI＝可知，為增大電熱絲R2的加熱功率，應減小R2的阻值，

因導體的電阻與材料、長度、橫截面積有關，且材料一定時，長度越短、橫截面積越大，電阻越小，

所以，其它條件不變時增加銀漿線的厚度，或其它條件不變時增加銀漿線的條數，或其它條件不變時增加銀漿線的橫截面積等。

【點評】本題考查了電流的磁效應和安培定則、吸熱公式、電熱公式、串聯電路的特點以及影響電阻大小因素的綜合應用，正確得出15℃時控制電路的電功率是關鍵。

知識點：電功率單元測試

題型：計算題