Question

11．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(jì)）、滑動(dòng)變阻器R₂和熱敏電阻R₁組成，圖乙是熱敏電阻R₁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的電熱絲組成．通過實(shí)驗(yàn)測得當(dāng)電磁繼電器線圈的電流達(dá)到50mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸下來，R₀停止工作，求：

（1）請用筆畫線代替導(dǎo)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(huì)變小（選填“變大”、“變小”或“不變”）；
（3）根據(jù)題意，通過計(jì)算說明當(dāng)滑動(dòng)變阻器R₂接入電路中的電阻為50Ω，恒溫箱的溫度為50℃時(shí)，電熱絲R₀是否還在工作？
（4）該電加熱恒溫箱溫度升高到一定值時(shí)電熱絲就停止工作，請說明電熱絲停止工作原理．

Answer 1

分析 （1）由圖象可知，熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小，控制電路中的電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，銜鐵被吸下來，
此時(shí)的加熱電阻不再工作，結(jié)合動(dòng)觸點(diǎn)的移動(dòng)，由此可以確定工作電路的連接情況；
（2）根據(jù)熱敏電阻R₁阻值隨溫度變化的圖象可以確定升溫的過程中，電阻R₁的阻值在減小，滑動(dòng)變阻器R₂的阻值不變，
根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，可以確定電路的總電阻在減小，進(jìn)而利用歐姆定律可以確定電路中的電流的變化和R₂兩端的電壓變化情況，
利用串聯(lián)電路中電壓的特點(diǎn)，可以確定R₁兩端電壓的變化；
（3）根據(jù)圖象可以看出當(dāng)溫度為50℃時(shí)熱敏電阻的阻值，進(jìn)而求出控制電路的總電阻，然后利用歐姆定律求出電路中的電流，
與電磁繼電器的銜鐵被吸下來時(shí)電磁繼電器線圈的電流進(jìn)行比較即可判斷電熱絲R₀是否還在工作；
（4）根據(jù)電加熱恒溫箱的工作原理和熱敏電阻R₁阻值隨溫度變化的圖象可知；熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小，
控制電路中的電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，銜鐵被吸下來，此時(shí)的加熱電阻不再工作．

解答 解：（1）由題意可知，要在恒溫箱內(nèi)的溫度升高到一定溫度時(shí)，熱敏電阻的阻值減小到一定程度，
電磁繼電器線圈的電流達(dá)到50mA，銜鐵被吸下來時(shí)，工作電路斷開，由此可以確定工作電路的連接方式如下圖所示．

（2）當(dāng)溫度升高時(shí)，R₁的阻值在減�。豢刂齐娐分惺腔瑒�(dòng)變阻器和熱敏電阻串聯(lián)，由于滑動(dòng)變阻器的阻值不變，R₁的阻值減小，從而導(dǎo)致了總電阻減小．
電源電壓不變，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流增大，根據(jù)公式U=IR可知，R₂兩端的電壓U₂′增大，熱敏電阻兩端的電壓U₁′=U₁-U₂′，所以U₁′在變�。�
（3）由圖乙可知，當(dāng)恒溫箱的溫度為50℃時(shí)，熱敏電阻的阻值R₁=100Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，控制電路的總電阻：
R=R₁+R₂=100Ω+50Ω=150Ω，
則控制電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{R}$=$\frac{9V}{150Ω}$=0.06A=60mA，
因?yàn)榇藭r(shí)電磁繼電器線圈的電流I=60mA＞50mA，
所以電磁繼電器的銜鐵被吸下來，電熱絲R₀停止工作．
（4）當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，熱敏電阻的阻值減小，電磁繼電器線圈的電流增大，
電磁鐵的磁性增強(qiáng)，動(dòng)觸頭與下靜觸頭接觸，電熱絲停止工作．
答：（1）見上圖；
（2）變�。�
（3）電熱絲R₀停止工作；
（4）當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，熱敏電阻的阻值減小，電磁繼電器線圈的電流增大，
電磁鐵的磁性增強(qiáng)，動(dòng)觸頭與下靜觸頭接觸，電熱絲停止工作．

點(diǎn)評 本題主要考查了歐姆定律的運(yùn)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)等知識(shí)，題目的難點(diǎn)在于對題意的理解，尤其是對其工作過程中溫度與熱敏電阻的關(guān)系，以及與電路的變化之間的聯(lián)系等，具有一定的綜合性，計(jì)算容易，但理清思路較難．