14. (7分)小明设计了一款简易烘干器模型,其简化电路如题14图甲所示。电源电压恒为12V,$R_{t}$为一种特殊发热电阻,其阻值随温度变化的关系如图乙所示。只闭合$S_{1}$时,照明灯L正常发光,通过灯L的电流为0.1A。求:
(1)灯泡正常发光时的功率。
(2)灯泡正常发光100s消耗的电能。
(3)当温度为$60℃$时,$R_{t}$的阻值为______Ω,此时$R_{t}$消耗的功率达到最大。
(4)电阻$R_{t}$以最大功率工作10s产生的热量。

(1)
(2)
(3)
(4)
(1)灯泡正常发光时的功率。
(2)灯泡正常发光100s消耗的电能。
(3)当温度为$60℃$时,$R_{t}$的阻值为______Ω,此时$R_{t}$消耗的功率达到最大。
(4)电阻$R_{t}$以最大功率工作10s产生的热量。
(1)
1.2W
(2)
120J
(3)
10
(4)
144J
答案
(1)只闭合$S_1$时,电路为$L$的简单电路,照明灯$L$正常发光,通过灯$L$的电流为$0.1A$,则$U_L = U = 12V$,$I_L = 0.1A$。
根据$P = UI$,可得灯泡正常发光时的功率$P_L = U_LI_L = 12V×0.1A = 1.2W$。
(2)根据$W = Pt$,可得灯泡正常发光$100s$消耗的电能$W_L = P_Lt = 1.2W×100s = 120J$。
(3)由图乙可知,当温度为$60^{\circ}C$时,$R_t$的阻值为$10\Omega$。
(4)当温度为$60^{\circ}C$时,$R_t$的阻值为$10\Omega$,此时$R_t$消耗的功率达到最大。
根据$P = \frac{U^{2}}{R}$,可得$R_t$的最大功率$P_{tmax}=\frac{U^{2}}{R_t}=\frac{(12V)^{2}}{10\Omega}=14.4W$。
根据$Q = W = P_{tmax}t$,可得电阻$R_t$以最大功率工作$10s$产生的热量$Q = P_{tmax}t = 14.4W×10s = 144J$。
综上,答案依次为:(1)$1.2W$;(2)$120J$;(3)$10$;(4)$144J$。
根据$P = UI$,可得灯泡正常发光时的功率$P_L = U_LI_L = 12V×0.1A = 1.2W$。
(2)根据$W = Pt$,可得灯泡正常发光$100s$消耗的电能$W_L = P_Lt = 1.2W×100s = 120J$。
(3)由图乙可知,当温度为$60^{\circ}C$时,$R_t$的阻值为$10\Omega$。
(4)当温度为$60^{\circ}C$时,$R_t$的阻值为$10\Omega$,此时$R_t$消耗的功率达到最大。
根据$P = \frac{U^{2}}{R}$,可得$R_t$的最大功率$P_{tmax}=\frac{U^{2}}{R_t}=\frac{(12V)^{2}}{10\Omega}=14.4W$。
根据$Q = W = P_{tmax}t$,可得电阻$R_t$以最大功率工作$10s$产生的热量$Q = P_{tmax}t = 14.4W×10s = 144J$。
综上,答案依次为:(1)$1.2W$;(2)$120J$;(3)$10$;(4)$144J$。
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