Question

【題目】醫(yī)院、賓館等公共場所普遍使用高溫高壓蒸氣消毒鍋對物品消毒。如圖甲為自動測定鍋內(nèi)溫度的電路原理圖，其中R0為定值電阻，A為溫度指示表（實質(zhì)是一只電流表），Rx為熱敏電阻（其電阻值隨鍋內(nèi)溫度的變化而變化）。熱敏電阻的阻值與溫度的對應(yīng)關(guān)系如表一所示，電源電壓保持不變。

表一：

鍋內(nèi)溫度值t／℃	25	37	50	62	75	87	100	112	125
Rx對應(yīng)的電阻值/Ω	150	80	50	30	20	15	10	7

表二

鍋內(nèi)溫度值t／℃	87	100	112	125
鍋內(nèi)氣壓值／Pa	1.8×105	2.0×105	2.5×105	3.3×105

(1)若鍋內(nèi)溫度為75℃時電流表的示數(shù)為0.24A；若鍋內(nèi)溫度為112℃時電流表的示數(shù)為0.50A；若鍋內(nèi)溫度為125℃時電流表示數(shù)為0.60A；求鍋內(nèi)溫度為125℃時熱敏電阻的阻值Rx的阻值是多大？

(2)高溫高壓蒸氣消毒鍋內(nèi)溫度與鍋內(nèi)氣壓的關(guān)系如表二所示。為了使高溫高壓蒸氣消毒鍋內(nèi)溫度不超過112℃，高壓鍋蓋上有一限壓閥，圖乙為限壓閥的原理圖，限壓閥由一直立圓柱形金屬體和濾網(wǎng)型外套組成。當(dāng)鍋內(nèi)溫度接近112℃時，鍋內(nèi)高壓氣體將圓柱形金屬體頂起，并對外排氣減壓，從而起到限壓的作用。已知圓柱形金屬體的底面積S為0.2cm2，求該金屬體的質(zhì)量m是多少？（外界大氣壓p外=1.0×105Pa，g取10N/kg）

(3)試分析說明，假若要把這種金屬高溫高壓蒸汽消毒鍋向西藏地區(qū)銷售，要讓水的沸點仍與威海地區(qū)的相同，應(yīng)如何改進高壓蒸汽消毒鍋？（西藏地區(qū)的氣壓大約9.4×104Pa~9.6×104Pa）

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)應(yīng)增大金屬體的質(zhì)量

【解析】

(1)從圖中可以看到，這是一個串聯(lián)電路，由題意和歐姆定律可得到以下關(guān)系式

解得，；

鍋內(nèi)溫度為125℃時熱敏電阻的阻值設(shè)為Rx，可知道

解得。

(2)由題意可知，該金屬體在豎直方向上受力平衡，可得到

即

解得。

(3)要使水的沸點相同，鍋內(nèi)的氣壓相同，由于西藏地區(qū)大氣壓小于威海的大氣壓，為保證壓強不變，應(yīng)增加金屬體的質(zhì)量。

答：(1)鍋內(nèi)溫度為125℃時熱敏電阻的阻值Rx的阻值是；(2)該金屬體的質(zhì)量是；(3)假若要把這種金屬高溫高壓蒸汽消毒鍋向西藏地區(qū)銷售，要讓水的沸點仍與威海地區(qū)的相同，應(yīng)增大金屬體的質(zhì)量。