Question

5．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响．图甲中继电器的供电电压U₁=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R₀为30Ω．当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．

（1）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为70Ω．当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，继电器的磁性将增大（均选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）图甲中警铃的接线柱C应与B接线柱相连（填“A”或“B”）．
（3）图甲中线圈下端P的磁极是S极（选填“N”或“S”）．
（4）请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警．

Answer 1

分析 （1）从图乙中找出40℃对应的热敏电阻的阻值，由图象分析热敏电阻阻值随温度的变化关系，结合欧姆定律分析电路中电流的变化，从而判断出电磁铁磁性的变化；
（2）由题干中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”判断出警铃和指示灯的连接情况；
（3）由线圈中的电流方向，根据安培定则判断出电磁铁的NS极．
（4）由题干中“当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响”，结合欧姆定律求出热敏电阻接入电路的阻值的最大阻值，从图象上找到对应的温度就可以解决问题．

解答 解：（1）分析乙图，找到热敏电阻40℃对应的阻值为70Ω，并且分析图象发现：温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大；
（2）由题中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，所以警铃的接线柱C应与接线柱B连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连；
（3）由安培定则可判断出线圈的上端为N极，下端P的极性是S极；
（4）当线圈中的电流I=50mA=0.05A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃报警
由I=$\frac{U}{R}$可得控制电路的总电阻R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.05A}$=60Ω
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可知：
热敏电阻R=R_总-R₀=60Ω-30Ω=30Ω；
由图乙可知，此时t=80℃，
所以，当温度t≥80℃时，警铃报警．
故答案为：（1）70；减小；增大；（2）B；（3）S；（4）环境温度大于等于80℃时，警铃报警．

点评 本题既考查电磁继电器原理的分析，也考查了结合欧姆定律的内容进行相关的计算，综合性比较强，解题时要仔细分析．本题既考查电磁继电器原理的分析，也考查了学生的读图能力，综合性比较强，解题时要仔细分析．