Question

6．小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R₁、可变电阻器R₂等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图1所示．其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出）；R₁处于恒温箱内，图2是小明通过实验测得的R₁的阻值随温度变化的关系曲线；电磁断电器的电源两端电压U=6V，电磁断电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为40mA时，电磁继电器的衔铁被吸合、恒温箱内的加热器停止加热，此时可变电阻R₂=0Ω，恒温箱可保持60℃恒温．

（1）应该把恒温箱的加热器接在A、B（填“A、B端”或“C、D端”）．
（2）当恒温箱保持恒温60℃时，热敏电阻R₁的阻值是多少？
（3）如果图中的“交流电源”的额定功率是1500W，则它在正常工作情况下，每天加热50次，每次加热10min，则“交流电源”每天消耗电能多少千瓦时？
（4）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R₂的阻值应调为多少？

Answer 1

分析 （1）分析题意，明确电磁继电器的衔铁被吸合时，恒温箱加热器是否工作，可确定其连接的位置；
（2）热敏电阻的阻值可根据欧姆定律计算得出；
（3）每天消耗的电能可利用公式W=Pt求出；
（4）根据图象，可读出R₁的阻值，再通过计算，得出R₂的阻值．

解答 解：
（1）根据题意，电磁继电器的衔铁被吸合时，恒温箱加热器停止加热，因此，应将加热器连接在A、B端；
（2）由图2，R₁与R₂串联，当恒温箱保持恒温60℃时，加热器停止加热，此时可变电阻R₂=0Ω，电路中只有R₁，电路中电流为40mA，
由欧姆定律可得，热敏电阻的阻值：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.04A}$=150Ω；
（3）每天消耗的电能：
W=Pt=1.5kW×50×$\frac{1}{6}$h=12.5kw•h；
（4）当t=100℃时，由图象可知，R₁=90Ω，
恒温箱内的温度达到100℃，停止加热，此时电路中衔铁被吸合，所以电路中总电阻：R_总=150Ω，
则R₂=R_总-R₁=150Ω-90Ω=60Ω．
答：（1）A、B；
（2）R₁的阻值为150欧姆；
（3）“交流电源”每天消耗电能12.5kw．h；
（4）可变电阻的阻值应调为60Ω．

点评 本题难点在于正确理解题意，既需要从电磁铁的性质上进行分析，还要对电磁继电器的原理进行分析，同时还要能从图乙得出相关信息、结合电路的特点和相关公式来进行计算．