Question

下图是某兴趣小组设计的一恒温箱的原理图．“控制电路”由热敏电阻R₁、滑动变阻器R₀、电磁铁（线圈电阻不计）、电源U₁（U₁=8V）、开关、导线等组成．热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表．当线圈中的电流大于或等于20mA时，电磁铁的衔铁被吸下．“工作电路”由电源U₂（U₂=220V）、发热电阻R₂ （R₂=110Ω）、导线等组成．

温度/℃	…	30	35	40	45	50	…
热敏电阻阻值/Ω	…	350	300	250	200	160	…

问：
（1）为使恒温箱温度升高到一定值时，“工作电路”自动断开，导线端点C应接哪个接线柱？
（2）若设定恒温箱的温度最高为45℃，则“控制电路”中的滑动变阻器的阻值为多大？
（3）“工作电路”工作时的电流为多大？
（4）若要发热电阻R₂产生1.32×10⁵J的热量，则工作电路需工作多长时间？
（5）“控制电路”中用到了哪些物理知识？请说出两点．

Answer 1

解：（1）温度升高到一定值时，热敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把衔铁吸下来，此时工作电路断开，说明C点接在A接线柱上；
（2）查表可知，当温度为45℃时，R₁=200Ω，此时电路中的电流I=20mA=0.02A，
所以控制电路中的总电阻为：R_总===400Ω，
所以滑动变阻器的阻值为：R₀=R_总-R₁=400Ω-200Ω=200Ω．
（3）工作电路工作时的电流为：I₂===2A．
（4）由焦耳定律可得：t===300s．
（5）电磁铁应用了电流的磁效应；衔接应用了杠杆原理；还有欧姆定律等．
答：（1）导线C应接在A接线柱上；
（2）滑动变阻器接入的电阴为200Ω；
（3）工作电路中的电流为2A；
（4）工作电路加热时间为300s；
（5）电流的磁效应；欧姆定律；通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；电路两端电压一定时，电阻越小，电流越大；杠杆原理等．
分析：（1）温度升高到一定值时，热敏电阻阻值变小，控制电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把衔铁吸下来，此时工作电路断开，说明C点接在A接线柱上；
（2）从表中查得45℃时，热敏电阻对应的电阻，由于此时工作电路断开，则控制电路中电流至少为20mA，根据欧姆定律求出总电阻，减去热敏电阻的阻值，即为滑动变阻器的阻值；
（3）根据欧姆定律I=就可求出工作电路中的电流；
（4）根据焦耳定律Q=I²Rt可以算出工作电路需要的时间；
（5）分析控制电路的工作过程可知应用了欧姆定律、杠杆原理、电流的磁效应等．
点评：该题通过电磁继电器综合考查了学生对欧姆定律和焦耳定律的理解和运用，以及对串联电路电流、电阻、电压规律的考查．考查的内容都是电学部分的基础和重点内容，一定要掌握．