【分析】
1. 对于第(1)问:观察图(b)可知,温度升高时热敏电阻$R_t$的阻值减小;控制电路电源电压不变,总电阻减小,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,控制电路电流增大,电磁铁磁性随电流增大而增强;当电流达到设定值时,电磁铁磁性足够强,会吸住衔铁,使工作电路断开,停止加热。
2. 对于第(2)问:工作电路中电热丝$R_0$为纯电阻元件,已知工作电路电压$U_0$和$R_0$的阻值,直接利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$即可求出工作电流。
3. 对于第(3)问:首先根据控制电路的电压$U_1$和设定电流$I'$,利用欧姆定律求出控制电路总电阻,再减去定值电阻$R_1$得到此时热敏电阻$R_t$的阻值,结合图(b)找到对应的设定温度;最后利用电功率公式$P=I^2R$计算定值电阻$R_1$消耗的电功率。
【解析】
(1) 由图(b)可知,随着温度的升高,热敏电阻$R_t$的阻值减小;控制电路总电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性增强;当温度达到设定值时,控制电路电流达到50mA,电磁铁磁性足够强,衔铁会被吸住,工作电路停止加热。
(2) 工作电路中,已知$U_0=220\ \mathrm{V}$,$R_0=88\ \Omega$,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,可得电热丝$R_0$工作时的电流:
$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{220\ \mathrm{V}}{88\ \Omega}=2.5\ \mathrm{A}$
(3) 控制电路中,$U_1=7.5\ \mathrm{V}$,$I'=50\ \mathrm{mA}=0.05\ \mathrm{A}$,根据欧姆定律可得控制电路的总电阻:
$R'=\frac{U_1}{I'}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=150\ \Omega$
因为控制电路中$R_1$与$R_t$串联,所以此时热敏电阻的阻值:
$R_t=R'-R_1=150\ \Omega-60\ \Omega=90\ \Omega$
由图(b)可知,$R_t=90\ \Omega$时对应的温度为$60°\mathrm{C}$,即保温箱的设定温度为$60°\mathrm{C}$。
定值电阻$R_1$消耗的电功率:
$P=I'^2R_1=(0.05\ \mathrm{A})^2×60\ \Omega=0.15\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) 减小;增强;吸住
(2) $\boldsymbol{2.5\ \mathrm{A}}$
(3) 设定温度为$\boldsymbol{60°\mathrm{C}}$;定值电阻$R_1$消耗的电功率为$\boldsymbol{0.15\ \mathrm{W}}$
【知识点】
欧姆定律的应用;电功率的计算;电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题结合电磁继电器、热敏电阻的特性,综合考查了欧姆定律和电功率的计算,需要学生结合图像分析热敏电阻的阻值变化,同时掌握串联电路的电阻规律,对学生的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6