Question

16．現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，系統報警．提供的器材有：熱敏電阻，報警器（內阻很小，流過的電流超過I_C時就會報警），電阻箱（最大阻值為999.9Ω），直流電源（輸出電壓為U，內阻不計），滑動變阻器R₁（最大阻值為1000Ω），滑動變阻器R₂（最大阻值為2000Ω），單刀雙擲開關一個，導線若干．在室溫下對系統進行調節，已知U約為18V，I_C約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60℃時阻值為650.0Ω．8分
（1）在答題卡上完成待調節的報警系統原理電路圖的連線．
（2）在電路中應選用滑動變阻器R₂．（選填“R₁”或“R₂”）．
（3）按照下列步驟調節此報警系統：
①電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為650.0Ω；滑動變阻器的滑片應置于b（選填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是流過報警器的電流會超過20mA，報警器可能損壞．
②將開關向c（選填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑片，直至報警器開始報警．
（4）保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用．

Answer 1

分析 （1）分析實驗，明確實驗原理，根據題目要求即可明確電路結構；
（2）根據歐姆定律確定電路中的電阻，則可明確滑動變阻器的選擇；
（3）根據儀器原理進行分析，明確電阻箱的作用以及實驗過程和實驗安全的分析，則可以明確滑動變阻器的調節和實驗現象．

解答 解：（1）根據題意可知，本實驗要求能用電阻箱進行校準，故電阻箱應與熱敏電阻并聯，利用單刀雙擲開關進行控制； 它們再與報警器和滑動變阻器串聯即可起到報警作用； 故連線如圖所示：

（2）電壓為18V，而報警時的電流為10mA；此時電阻約為：R=$\frac{18}{10×1{0}^{-3}}$=1800Ω； 而熱敏電阻的阻值約為650Ω；故滑動變阻器接入電阻約為1150Ω；故應選擇R₂；
（3）①因要求熱敏電阻達到60°時報警；此時電阻為650Ω；故應將電阻箱調節至650Ω；然后由最大調節滑動變阻器，直至報警器報警；故開始時滑片應在b端；目的是讓電流由小到大調節，保證報警器的安全使用；
②將開關接到C端與電阻箱連接，調節滑動變阻器直至報警器開始報警即可；然后再接入熱敏電阻，電路即可正常工作；
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）R₂；（3）①650.0，b，流過報警器的電流會超過20mA，報警器可能損壞；②c；報警器開始報警．

點評 本題關鍵在于明確實驗原理，分析實驗步驟是解題的關鍵，通過實驗步驟才能明確實驗的目的和實驗方法；從而確定各步驟中應進行的操作和儀器的使用情況．