Question

10．有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖甲所示，控制電路由電壓為U₁=9V的電源、電磁繼電器（線圈電阻不計）、滑動變阻器R₂和熱敏電阻R₁組成，圖乙是熱敏電阻R₁的阻值隨溫度變化的圖象；工作電路由電壓為U₂=220V的電源和電阻為R₀=44Ω的電熱絲組成．通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，求：

（1）請用筆畫線代替導線，按照題意將圖中的工作電路連接完整．
（2）在升溫的過程中，電阻R₁兩端的電壓會變�。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）；要使恒溫箱設定的溫度值升高，應調節(jié)滑動變阻器R₂的滑片，使其接入電路的阻值變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）． 
（3）電熱絲R₀正常工作100s產生的熱量是多少？
（4）當滑動變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω時，可使恒溫箱的溫度保持多高？

Answer 1

分析 （1）分析題意可知，當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，則恒溫箱停止工作；說明工作電路電源與電阻R₀通過上面兩個觸點組成電路；
（2）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值，根據歐姆定律可知，熱敏電阻兩端的電壓減��；
從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為60mA，根據歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₂的阻值必須調大；
（3）已知電壓、電阻和工作時間，利用Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t計算產生的熱量；
（4）根據電源電壓、R₂接入電路中的電阻和控制電路中的臨界電流，求得熱敏電阻的阻值，然后利用該阻值結合圖象可以得到此時的恒溫箱的溫度值．

解答 解：（1）根據當電磁繼電器線圈的電流達到60mA時電磁繼電器的銜鐵被吸下來可知：這時恒溫箱停止工作，所以恒溫箱工作電路是由電源與電阻R₀通過上面兩個觸點組成；如圖所示：

（2）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值，根據歐姆定律可知，熱敏電阻兩端的電壓變小；
從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，需減小熱敏電阻的阻值，為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為60mA，根據歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₂的阻值必須變大；
（3）電熱絲R₀正常工作100s產生的熱量：Q=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{44Ω}$×100s=1.1×10⁵J；
（4）已知U₁=9V，I=60mA=0.06A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路的總電阻：R_總=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{9V}{0.06A}$=150Ω，
此時熱敏電阻的阻值：R₁=R_總-R₂=150Ω-50Ω=100Ω，
由圖象知，熱敏電阻的阻值為100Ω時，對應的溫度為50℃．
答：（1）如上圖所示．
（2）變小；變大；
（3）電熱絲R₀正常工作100s產生的熱量是1.1×10⁵J；
（4）當滑動變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω時，可使恒溫箱的溫度保持50℃．

點評 本題難度較大，既需要從電磁鐵的性質上進行分析，還要對電磁繼電器的原理進行分析．能從圖乙得出相關信息、結合串聯(lián)電路的特點和歐姆定律求解是本題的關鍵．