Question

17．如图甲是电热恒温箱的原理图，由控制电路和加热电路组成（部分电路尚未连接完整），其中控制电路由U₁=6V的电源．电磁继电器（线圈电阻忽略不计）、热敏电阻R₁和滑动变阻器R₂串联而成，加热电路由U₂=220V的电源和R₀=48.4Ω的电热丝组成，R₁和R₀置于恒温箱内，图乙是热敏电阻R₁的阻值随温度变化的关系图，当控制电路的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，加热电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作，从而使恒温箱内的温度达到理想的恒温效果，根据上述信息回答下列问题

（1）请你在电路图中画线加热电路与电磁继电器正确地连接好，当热敏电阻的温度升高时，电磁铁的磁性增强（选填“增强”、“减弱”或“不变”）
（2）电热丝正常工作100s产生的热量是多少？
（3）若设定恒温箱的恒温温度为60℃，则滑动变阻器接入的电阻为多少？若滑动变阻器的最大阻值为80Ω，求恒温箱可设定的最高恒温温度．

Answer 1

分析 （1）分析题意可知，工作电路电源与电阻R₀通过上面两个触点组成电路；根据图乙所示图象判断温度升高时，热敏电阻阻值如何变化，然后判断电磁铁电流如何变化，最后判断磁性如何变化．
（2）已知电压、电阻和工作时间，利用Q=W=$\frac{{U}_{2}^{2}}{{R}_{0}}$t计算产生的热量；
（3）因电阻R₂与电阻R₁串联，故电流相等，已知总电压和总电流（最大电流0.05A），根据R=$\frac{U}{I}$可得总电阻．减去R₂的阻值剩下的就是R₁此时的阻值；
知道总电阻，利用串联电路的特点求热敏电阻的阻值，然后利用该阻值结合图象可以得到此时的恒温箱的温度值．

解答 解：
（1）由题知，当控制电路的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，加热电路停止工作；当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作，将电源U₂与电阻R₀通过上面两个触点组成加热电路，如图所示：

由图乙所示图象可知，当温度升高时，热敏电阻阻值减小，电磁继电器线圈电流增大，电磁继电器的磁性将增强．
（2）电热丝正常工作100s产生的热量：
Q=W=$\frac{{U}_{2}^{2}}{{R}_{0}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$×100s=1×10⁵J；
（3）由图乙可知，当温度为60℃时，R₁=70Ω，
在控制电路中，R_总=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{6V}{0.05A}$=120Ω，
R₂=R_总-R₁=120Ω-70Ω=50Ω，
设变阻器接入电路的电阻为80Ω时，热敏电阻的阻值为R₁′，
R₁′=R_总-R₂′=120Ω-80Ω=40Ω，
由图乙可知，当R₁′=40Ω时，温度为100℃，
恒温箱可设定的最高恒温温度为100℃．
故答案为：
（1）如图所示；增强；
（2）电热丝正常工作100s产生的热量是1×10⁵J；
（3）若设定恒温箱的恒温温度为60℃，则滑动变阻器接入的电阻为50Ω；若滑动变阻器的最大阻值为80Ω，恒温箱可设定的最高恒温温度为100℃．

点评 本题题干大、看起来复杂，属于“纸老虎”型题目，分析时从题目要求入手，需要什么条件再从题干中寻找，一般都很容易．