Question

6．如圖是某興趣小組設(shè)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R₀、電磁鐵（線圈電阻不計）、電源U₁（U₁=8V）、開關(guān)、導(dǎo)線等組成．熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)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(fā)熱電阻R₂ （R₂=110Ω）、導(dǎo)線等組成．

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

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(dǎo)線端點D應(yīng)接A接線柱．（填“A”、“B”或“C”）
（2）若設(shè)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(fā)熱電阻R₂產(chǎn)生1.32×10⁵J的熱量，則工作電路需工作多長時間？

Answer 1

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，據(jù)此判斷；
（2）從表中查得45℃時，熱敏電阻對應(yīng)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(jù)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(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$就可求出工作電路中的電流；
（4）根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可以算出工作電路需要的時間；

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，說明導(dǎo)線端點D應(yīng)接在A接線柱上；
（2）由電路圖可知，R₁與R₀串聯(lián)，
查表可知，當溫度為45℃時，R₁=200Ω，此時電路中的電流I=20mA=0.02A，
控制電路中的總電阻為：R_總=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{8V}{0.02A}$=400Ω，
滑動變阻器的阻值為：R₀=R_總-R₁=400Ω-200Ω=200Ω．
（3）工作電路工作時的電流為：I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{110Ω}$=2A．
（4）工作電路工作時的電流為2A，要發(fā)熱電阻R₂產(chǎn)生1.32×10⁵J的熱量，
根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可得加熱時間：
t=$\frac{Q}{{I}^{2}R}$=$\frac{1.32×1{0}^{5}J}{（2A）^{2}×110Ω}$=300s．
答：（1）導(dǎo)線端點D應(yīng)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．

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(lián)電路電流、電阻、電壓規(guī)律的考查．考查的內(nèi)容都是電學部分的基礎(chǔ)和重點內(nèi)容．