16. 梅雨季节，湿衣服久晾不干，令人烦恼。某物理兴趣小组设计出一款自动控制“干衣神器”，可使衣服快速变干。
器材：
开关 S，电源转换器(把 220 V 交流电压转换为 6 V 直流电压)，定值电阻 $R_0$，热敏电阻 $R_x$(电阻随温度的变化关系如图所示)，电磁继电器(线圈电阻不计，线圈电流大于 0.2 A 时衔铁被吸下，线圈电流小于 0.2 A 时衔铁被弹回)，电扇，电热丝(电阻不变)。
(1) 如图所示
(2) 定值电阻$R_0$的阻值为$120\Omega$
(3) 解：吹热风时，电热丝的功率P=120W-20W=100W，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$，可得电热丝的阻值$R=\frac{(220V)^2}{100W}=484\Omega$
(1) 如图所示
(2) 定值电阻$R_0$的阻值为$120\Omega$
(3) 解：吹热风时，电热丝的功率P=120W-20W=100W，根据公式$P=\frac{U^2}{R}$，可得电热丝的阻值$R=\frac{(220V)^2}{100W}=484\Omega$
解析：
【分析】
本题分为电路连接、定值电阻计算、电热丝电阻计算三个部分，逐个分析：
1. 电路连接：
控制电路：要实现温度低于60℃时，控制电路电流大于0.2A，衔铁吸下，吹热风（电热丝+风扇工作）；温度高于60℃时，电流小于0.2A，衔铁弹回，吹冷风（仅风扇工作）。因此$R_0$与$R_x$需并联（温度低时$R_x$小，并联总电阻小，电流大），再与电磁继电器线圈、电源转换器串联。
工作电路：当衔铁吸下，电热丝与风扇并联接入220V电路，实现热风；衔铁弹回时，仅风扇接入，实现冷风。
2. 定值电阻$R_0$的计算：
临界状态为60℃时，线圈电流刚好0.2A，此时控制电路总电压6V，先计算总电阻，再结合图(a)中60℃时$R_x$的阻值，利用并联电阻公式求解$R_0$。
3. 电热丝电阻计算：
热风功率为电热丝与风扇功率之和，冷风功率为风扇功率，因此电热丝的功率为两者之差，再利用公式$P=\frac{U^2}{R}$计算电热丝电阻。
【解析】
(1) 电路连接：
控制电路：电源转换器正极→电磁继电器线圈→$R_x$→$R_0$→电源转换器负极（$R_0$与$R_x$并联后，整体与线圈、电源串联）；
工作电路：开关S后，火线分两路，一路接风扇，另一路接电热丝，通过电磁继电器触点控制：衔铁吸下时，电热丝与风扇并联通电（热风）；衔铁弹回时，仅风扇通电（冷风）。连接图如参考答案所示。
(2) 计算$R_0$的阻值：
当温度为60℃时，线圈电流$I=0.2A$（临界电流），控制电路电压$U=6V$，
由欧姆定律得控制电路总电阻：$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.2A}=30\Omega$，
由图(a)知，60℃时$R_x=40\Omega$，
因$R_0$与$R_x$并联，根据并联电阻公式$\frac{1}{R_{总}}=\frac{1}{R_0}+\frac{1}{R_x}$，
代入数据：$\frac{1}{30\Omega}=\frac{1}{R_0}+\frac{1}{40\Omega}$，
解得：$R_0=120\Omega$。
(3) 计算电热丝的阻值：
吹热风时总功率$P_{热}=120W$，吹冷风时功率$P_{冷}=20W$，
因此电热丝的功率：$P=P_{热}-P_{冷}=120W-20W=100W$，
由公式$P=\frac{U^2}{R}$得，电热丝的阻值：
$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220V)^2}{100W}=484\Omega$。
【答案】
(1) 电路连接如图参考答案所示；
(2) $\boldsymbol{R_0=120\Omega}$；
(3) 电热丝的阻值为$\boldsymbol{484\Omega}$。
【知识点】
1. 欧姆定律的应用
2. 电功率的计算
3. 电磁继电器的工作原理
【点评】
本题是电磁继电器、热敏电阻、电功率的综合应用题，需要结合温度对热敏电阻的影响分析控制电路的电流变化，理解电磁继电器的控制逻辑，同时熟练运用欧姆定律和电功率公式，对电路分析能力和公式应用能力要求较高。
【难度系数】
0.4
本题分为电路连接、定值电阻计算、电热丝电阻计算三个部分，逐个分析：
1. 电路连接：
控制电路：要实现温度低于60℃时，控制电路电流大于0.2A，衔铁吸下，吹热风（电热丝+风扇工作）；温度高于60℃时，电流小于0.2A，衔铁弹回，吹冷风（仅风扇工作）。因此$R_0$与$R_x$需并联（温度低时$R_x$小，并联总电阻小，电流大），再与电磁继电器线圈、电源转换器串联。
工作电路：当衔铁吸下，电热丝与风扇并联接入220V电路，实现热风；衔铁弹回时，仅风扇接入，实现冷风。
2. 定值电阻$R_0$的计算：
临界状态为60℃时，线圈电流刚好0.2A，此时控制电路总电压6V，先计算总电阻，再结合图(a)中60℃时$R_x$的阻值，利用并联电阻公式求解$R_0$。
3. 电热丝电阻计算：
热风功率为电热丝与风扇功率之和，冷风功率为风扇功率，因此电热丝的功率为两者之差，再利用公式$P=\frac{U^2}{R}$计算电热丝电阻。
【解析】
(1) 电路连接：
控制电路：电源转换器正极→电磁继电器线圈→$R_x$→$R_0$→电源转换器负极（$R_0$与$R_x$并联后，整体与线圈、电源串联）；
工作电路：开关S后，火线分两路，一路接风扇，另一路接电热丝，通过电磁继电器触点控制：衔铁吸下时，电热丝与风扇并联通电（热风）；衔铁弹回时，仅风扇通电（冷风）。连接图如参考答案所示。
(2) 计算$R_0$的阻值：
当温度为60℃时，线圈电流$I=0.2A$（临界电流），控制电路电压$U=6V$，
由欧姆定律得控制电路总电阻：$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.2A}=30\Omega$，
由图(a)知，60℃时$R_x=40\Omega$，
因$R_0$与$R_x$并联，根据并联电阻公式$\frac{1}{R_{总}}=\frac{1}{R_0}+\frac{1}{R_x}$，
代入数据：$\frac{1}{30\Omega}=\frac{1}{R_0}+\frac{1}{40\Omega}$，
解得：$R_0=120\Omega$。
(3) 计算电热丝的阻值：
吹热风时总功率$P_{热}=120W$，吹冷风时功率$P_{冷}=20W$，
因此电热丝的功率：$P=P_{热}-P_{冷}=120W-20W=100W$，
由公式$P=\frac{U^2}{R}$得，电热丝的阻值：
$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220V)^2}{100W}=484\Omega$。
【答案】
(1) 电路连接如图参考答案所示；
(2) $\boldsymbol{R_0=120\Omega}$；
(3) 电热丝的阻值为$\boldsymbol{484\Omega}$。
【知识点】
1. 欧姆定律的应用
2. 电功率的计算
3. 电磁继电器的工作原理
【点评】
本题是电磁继电器、热敏电阻、电功率的综合应用题，需要结合温度对热敏电阻的影响分析控制电路的电流变化，理解电磁继电器的控制逻辑，同时熟练运用欧姆定律和电功率公式，对电路分析能力和公式应用能力要求较高。
【难度系数】
0.4