Question

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，如图甲所示，图乙是小明通过实验测得的R₁的阻值随温度变化的关系曲线．

（1）当温度较低时，电磁铁的磁性较    ，触点开关    （选填“接通”或“断开”）．
（2）电磁继电器中的电源电压U=6V，其线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA，电磁继电器的衔铁被吸合．若可变电阻器R₂的电阻值设定为150Ω时，恒温箱温度可达到    ℃．当可变电阻器R₂的电阻变大时，恒温箱设定的温度将变    （选填“高”或“低”）．
（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调范围是90℃～150℃，可供选择的可变电阻器R₂的电阻值有如下几种，你选择    （填序号）．
①0～100Ω    ②0～200Ω    ③0～1000Ω    ④0～1500Ω

Answer 1

【答案】分析：（1）当温度上升时，电阻R的阻值减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，将衔铁吸下，电热丝电路断开，停止加热．过一段时间后，温度下降，电阻R的阻值增大，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，电热丝电路接通，电热丝又开始工作加热，温度上升；
（2）当电流等于30mA时，求出总电阻，由于是串联电路，求出恒温箱的电阻R₁=R-R₂，对应图乙找出恒温箱温度；当可变电阻器R₂的电阻变大时，电磁继电器的衔铁被吸合时的电流不变，恒温箱的电阻变小，根据图乙得出恒温订设定的温度将变高；
（3）由图乙可知，当恒温箱温度为150℃时，热敏电阻的阻值，又知道电流I=30mA时电磁继电器的衔铁被吸合，根据欧姆定律求出总电阻，根据串联电阻特点求滑动变阻器连入电阻，据此选择合适的滑动变阻器．
解答：解：（1）由图乙可知，当恒温箱内温度较低时，热敏电阻的阻值变大，直流电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁在弹簧的作用下被抬起，使得触点开关接通，电热器开始加热；
（2）当电流等于30mA时，合0.03A，总电阻R===200Ω，由于是串联电路，所以恒温箱的电阻R₁=R-R₂=200Ω-150Ω=50Ω，对应图乙找出恒温箱温度为90℃；
当可变电阻器R₂的电阻变大时，电磁继电器的衔铁被吸合时的电流不变，恒温箱的电阻变小，根据图乙得出恒温箱设定的温度将变高；
（3）当设定温度为150℃时，热敏电阻R₁的阻值为30Ω．根据欧姆定律，电流I=30mA时电磁继电器的衔铁被吸合，所以总电阻R===200Ω，所以R₂=200Ω-30Ω=170Ω，选项C较合适．
故答案为：（1）弱，接通；（2）90，高；（3）②．
点评：本题难度较大，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．能从图乙得出相关信息、结合串联电路的特点和欧姆定律求解是本题的关键．