Question

下圖是某興趣小組設計的一恒溫箱的原理圖．“控制電路”由熱敏電阻R₁、滑動變阻器R、電磁鐵（線圈電阻不計）、電源U₁（U₁=8V）、開關、導線等組成．熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規律如下表．當線圈中的電流大于或等于20mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下．“工作電路”由電源U₂（U₂=220V）、發熱電阻R₂ （R₂=110Ω）、導線等組成．

溫度/℃	…	30	35	40	45	50	…
熱敏電阻阻值/Ω	…	350	300	250	200	160	…

問：
（1）為使恒溫箱溫度升高到一定值時，“工作電路”自動斷開，導線端點C應接哪個接線柱？
（2）若設定恒溫箱的溫度最高為45℃，則“控制電路”中的滑動變阻器的阻值為多大？
（3）“工作電路”工作時的電流為多大？
（4）若要發熱電阻R₂產生1.32×10⁵J的熱量，則工作電路需工作多長時間？
（5）“控制電路”中用到了哪些物理知識？請說出兩點．

Answer 1

【答案】分析：（1）溫度升高到一定值時，熱敏電阻阻值變小，控制電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把銜鐵吸下來，此時工作電路斷開，說明C點接在A接線柱上；
（2）從表中查得45℃時，熱敏電阻對應的電阻，由于此時工作電路斷開，則控制電路中電流至少為20mA，根據歐姆定律求出總電阻，減去熱敏電阻的阻值，即為滑動變阻器的阻值；
（3）根據歐姆定律I=就可求出工作電路中的電流；
（4）根據焦耳定律Q=I²Rt可以算出工作電路需要的時間；
（5）分析控制電路的工作過程可知應用了歐姆定律、杠桿原理、電流的磁效應等．
解答：解：（1）溫度升高到一定值時，熱敏電阻阻值變小，控制電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把銜鐵吸下來，此時工作電路斷開，說明C點接在A接線柱上；
（2）查表可知，當溫度為45℃時，R₁=200Ω，此時電路中的電流I=20mA=0.02A，
所以控制電路中的總電阻為：R_總===400Ω，
所以滑動變阻器的阻值為：R=R_總-R₁=400Ω-200Ω=200Ω．
（3）工作電路工作時的電流為：I₂===2A．
（4）由焦耳定律可得：t===300s．
（5）電磁鐵應用了電流的磁效應；銜接應用了杠桿原理；還有歐姆定律等．
答：（1）導線C應接在A接線柱上；
（2）滑動變阻器接入的電陰為200Ω；
（3）工作電路中的電流為2A；
（4）工作電路加熱時間為300s；
（5）電流的磁效應；歐姆定律；通過電磁鐵線圈的電流越大，電磁鐵的磁性越強；電路兩端電壓一定時，電阻越小，電流越大；杠桿原理等．
點評：該題通過電磁繼電器綜合考查了學生對歐姆定律和焦耳定律的理解和運用，以及對串聯電路電流、電阻、電壓規律的考查．考查的內容都是電學部分的基礎和重點內容，一定要掌握．