Question

小明利用實驗室的電磁繼電器、阻值隨溫度變化的電阻R₁、滑動變阻器R₂、發熱電阻絲R設計了一個恒溫箱控制電路．如圖甲所示，恒溫箱加熱器的電源電壓為220V，加熱電熱絲R和電阻R₁處于恒溫箱內，圖乙是電阻R₁的阻值隨溫度變化的關系曲線．電磁繼電器所在的控制電路的電源電壓U=9V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，通過實驗測得當電磁繼電器線圈的電流達到30mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸下來．

（1）請用筆畫線代替導線，按照題意將圖中的電路連接完整．
（2）當滑動變阻器R₂接人電路中的電阻為250Ω時，接通電路，加熱電熱絲加熱使恒溫箱的溫度升高到大約______℃并保持不變．在升溫的過程中，電阻R₁兩端的電壓會______（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）如果要使恒溫箱內保持的溫度升高，合理的操作方法是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）通過讀圖乙可以看出電阻R₁的阻值隨溫度的增大而增大，當溫度達到設定溫度時，電磁繼電器會自動控制加熱電路停止工作，因此發熱電阻絲分別與最上面兩個接線柱相連；
（2）根據歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出電阻R₁的阻值，由乙圖可知恒溫箱的溫度升高到的大約值；由圖象可知溫度升高時R₁阻值的變化，電路中總電阻的變化，根據歐姆定律可知電路中電流的變化和R₂兩端的電壓變化，利用串聯電路的電壓特點可知電阻R₁兩端的電壓變化；
（3）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為30mA，根據歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₂的阻值必須調大．
解答：解：（1）由題意可知，發熱電阻絲分別與最上面兩個接線柱相連，組成電路，如下圖所示：

（2）當電磁繼電器線圈的電流達到30mA時，電路中的總電阻：
R===300Ω，
∵串聯電路中的總電阻等于各分電阻之和，
∴電阻R₁=R-R₂=300Ω-250Ω=50Ω，
由圖可知，熱敏電阻為50Ω時對應的溫度為50℃，
即恒溫箱的溫度將穩定在50℃；
在升溫的過程中，電阻R₁的阻值變大，電路中的總電阻變大，
根據歐姆定律可知，電路中的電流變大，滑動變阻器接入電路的電阻不變時其兩端的電壓變大，
根據串聯電路中總電壓等于各分電壓之和可知，電阻R₁兩端的電壓會變大；
（3）從圖乙可知，要提高恒溫箱的設定溫度，就要減小熱敏電阻的阻值；但為了使銜鐵吸合工作電流即線圈中的電流仍為30mA，根據歐姆定律就要增大電阻箱連入的電阻值，即R₂的滑片向左移動．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）50；變大；
（3）R₂的滑片向左移動．
點評：本題難度較大，既需要從電磁鐵的性質上進行分析，還要對電磁繼電器的原理進行分析．能從圖乙得出相關信息、結合串聯電路的特點和歐姆定律求解是本題的關鍵．