Question

【題目】下圖是某興趣小組設計的一恒溫箱的原理圖．“控制電路”由熱敏電阻R1、滑動變阻器R0、電磁鐵（線圈電阻不計）、電源U1（U1=8V）、開關、導線等組成．熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規律如下表．當線圈中的電流大于或等于20mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下．“工作電路”由電源U2（U2=220V）、發熱電阻R2 （R2=110Ω）、導線等組成．

溫度/℃	…	30	35	40	45	50	…
熱敏電阻阻值/Ω	…	350	300	250	200	160	…

問：

（1）為使恒溫箱溫度升高到一定值時，“工作電路”自動斷開，導線端點C應接哪個接線柱？
（2）若設定恒溫箱的溫度最高為45℃，則“控制電路”中的滑動變阻器的阻值為多大？
（3）“工作電路”工作時的電流為多大？
（4）若要發熱電阻R2產生1.32×105J的熱量，則工作電路需工作多長時間？
（5）“控制電路”中用到了哪些物理知識？請說出兩點．

Answer 1

【答案】
（1）解：溫度升高到一定值時，熱敏電阻阻值變小，控制電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把銜鐵吸下來，此時工作電路斷開，說明C點接在A接線柱上
（2）解：查表可知，當溫度為45℃時，R1=200Ω，此時電路中的電流I=20mA=0.02A，

所以控制電路中的總電阻為：R總= = =400Ω，

所以滑動變阻器的阻值為：R0=R總﹣R1=400Ω﹣200Ω=200Ω

（3）解：工作電路工作時的電流為：I2= = =2A
（4）解：由焦耳定律可得：t= = =300s
（5）解：電磁鐵應用了電流的磁效應；銜接應用了杠桿原理；還有歐姆定律等
【解析】（1）溫度升高到一定值時，熱敏電阻阻值變小，控制電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把銜鐵吸下來，此時工作電路斷開，說明C點接在A接線柱上；（2）從表中查得45℃時，熱敏電阻對應的電阻，由于此時工作電路斷開，則控制電路中電流至少為20mA，根據歐姆定律求出總電阻，減去熱敏電阻的阻值，即為滑動變阻器的阻值；（3）根據歐姆定律I= 就可求出工作電路中的電流；（4）根據焦耳定律Q=I2Rt可以算出工作電路需要的時間；（5）分析控制電路的工作過程可知應用了歐姆定律、杠桿原理、電流的磁效應等．