25. 如图(a)所示为电加热恒温箱工作原理的简化电路图。工作电路由电压$U_0=220 V$的电源和阻值为$R_0=88\ \Omega$的电热丝组成，控制电路是由电压$U_1=7.5 V$的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、阻值为$R_1=60\ \Omega$的定值电阻和热敏电阻$R_t$组成的，热敏电阻$R_t$的阻值随温度变化的关系如图(b)所示。当恒温箱中的温度达到设定温度(即控制电路的电流达到$50\ mA$)时，切断工作电路从而停止加热。
(1)随着温度的升高，热敏电阻$R_t$的阻值(增大/减小)，电磁铁的磁性(增强/减弱)；当温度达到一定值时，衔铁会被(释放/吸合)，工作电路停止加热。
(2)工作电路中电热丝$R_0$工作时的电流是多少?
(3)恒温箱的设定温度是多少?此时定值电阻$R_1$消耗的电功率是多少?
(1)随着温度的升高，热敏电阻$R_t$的阻值(增大/减小)，电磁铁的磁性(增强/减弱)；当温度达到一定值时，衔铁会被(释放/吸合)，工作电路停止加热。
(2)工作电路中电热丝$R_0$工作时的电流是多少?
(3)恒温箱的设定温度是多少?此时定值电阻$R_1$消耗的电功率是多少?
答案：减小
增强
吸合
(2)工作电路中，由欧姆定律得：
$I_0=\frac {U_0}{R_0}=\frac {220\ \mathrm {V}}{88 \ \mathrm {Ω}}=2.5\ \mathrm {A}$
(3)控制电路电流$I=50\ \mathrm {mA}=0.05\ \mathrm {A}$，总电阻$R_{总}=\frac {U_1}I=\frac {7.5\ \mathrm {V}}{0.05\ \mathrm {A}}=150 \ \mathrm {Ω}$
热敏电阻$R_t=R_{总}-R_1=150 \ \mathrm {Ω}-60 \ \mathrm {Ω}=90 \ \mathrm {Ω}$
由图$(\mathrm {b})$知，$R_t=90 \ \mathrm {Ω}$时对应温度为60° C
$R_1$消耗的电功率：$P=I^2R_1=(0.05\ \mathrm {A})^2×60 \ \mathrm {Ω}=0.15\ \mathrm {W}$
增强
吸合
(2)工作电路中，由欧姆定律得：
$I_0=\frac {U_0}{R_0}=\frac {220\ \mathrm {V}}{88 \ \mathrm {Ω}}=2.5\ \mathrm {A}$
(3)控制电路电流$I=50\ \mathrm {mA}=0.05\ \mathrm {A}$，总电阻$R_{总}=\frac {U_1}I=\frac {7.5\ \mathrm {V}}{0.05\ \mathrm {A}}=150 \ \mathrm {Ω}$
热敏电阻$R_t=R_{总}-R_1=150 \ \mathrm {Ω}-60 \ \mathrm {Ω}=90 \ \mathrm {Ω}$
由图$(\mathrm {b})$知，$R_t=90 \ \mathrm {Ω}$时对应温度为60° C
$R_1$消耗的电功率：$P=I^2R_1=(0.05\ \mathrm {A})^2×60 \ \mathrm {Ω}=0.15\ \mathrm {W}$
解析：
【分析】
1. 第(1)问：先观察图(b)的热敏电阻阻值随温度的变化趋势，温度升高时，$R_t$阻值减小；控制电路总电阻随$R_t$减小而减小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路电流会增大，电磁铁磁性与电流大小有关，电流越大磁性越强；当电流达到设定值，电磁铁磁性足够强，会吸合衔铁，断开工作电路，停止加热。
2. 第(2)问：工作电路是纯电阻电路，已知电源电压$U_0$和电热丝阻值$R_0$，直接利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$即可计算工作电流。
3. 第(3)问：先根据控制电路的设定电流和电源电压，用欧姆定律算出控制电路的总电阻，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$R_{总}=R_1+R_t$，$R_t$减小则总电阻减小，电源电压$U_1$不变，根据$I=\frac{U}{R}$，控制电路电流增大，电磁铁的磁性增强；
当电流达到设定值时，电磁铁磁性足够强，衔铁会被吸合，工作电路断开，停止加热。
(2) 工作电路中，已知$U_0=220\ \mathrm{V}$，$R_0=88\ \mathrm{Ω}$，根据欧姆定律：
$I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{220\ \mathrm{V}}{88\ \mathrm{Ω}}=2.5\ \mathrm{A}$
(3) 第一步：单位换算，$I=50\ \mathrm{mA}=0.05\ \mathrm{A}$
第二步：计算控制电路总电阻：
$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=150\ \mathrm{Ω}$
第三步：计算热敏电阻的阻值：
$R_t=R_{总}-R_1=150\ \mathrm{Ω}-60\ \mathrm{Ω}=90\ \mathrm{Ω}$
第四步：结合图(b)可知，当$R_t=90\ \mathrm{Ω}$时，对应的设定温度为$60°\mathrm{C}$
第五步：计算定值电阻$R_1$消耗的电功率：
$P=I^2R_1=(0.05\ \mathrm{A})^2×60\ \mathrm{Ω}=0.15\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) 减小；增强；吸合
(2) $\boldsymbol{2.5\ \mathrm{A}}$
(3) 恒温箱的设定温度为$\boldsymbol{60°\mathrm{C}}$；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；电磁铁的磁性；电功率计算
【点评】
本题结合恒温箱的实际场景，综合考查电磁继电器工作原理、欧姆定律和电功率的计算，需要学生能从图像中提取关键信息，将电磁学与电学规律结合，解决实际应用问题，对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：先观察图(b)的热敏电阻阻值随温度的变化趋势，温度升高时，$R_t$阻值减小；控制电路总电阻随$R_t$减小而减小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路电流会增大，电磁铁磁性与电流大小有关，电流越大磁性越强；当电流达到设定值，电磁铁磁性足够强，会吸合衔铁，断开工作电路，停止加热。
2. 第(2)问：工作电路是纯电阻电路，已知电源电压$U_0$和电热丝阻值$R_0$，直接利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$即可计算工作电流。
3. 第(3)问：先根据控制电路的设定电流和电源电压，用欧姆定律算出控制电路的总电阻，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$R_{总}=R_1+R_t$，$R_t$减小则总电阻减小，电源电压$U_1$不变，根据$I=\frac{U}{R}$，控制电路电流增大，电磁铁的磁性增强；
当电流达到设定值时，电磁铁磁性足够强，衔铁会被吸合，工作电路断开，停止加热。
(2) 工作电路中，已知$U_0=220\ \mathrm{V}$，$R_0=88\ \mathrm{Ω}$，根据欧姆定律：
$I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{220\ \mathrm{V}}{88\ \mathrm{Ω}}=2.5\ \mathrm{A}$
(3) 第一步：单位换算，$I=50\ \mathrm{mA}=0.05\ \mathrm{A}$
第二步：计算控制电路总电阻：
$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{7.5\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=150\ \mathrm{Ω}$
第三步：计算热敏电阻的阻值：
$R_t=R_{总}-R_1=150\ \mathrm{Ω}-60\ \mathrm{Ω}=90\ \mathrm{Ω}$
第四步：结合图(b)可知，当$R_t=90\ \mathrm{Ω}$时，对应的设定温度为$60°\mathrm{C}$
第五步：计算定值电阻$R_1$消耗的电功率：
$P=I^2R_1=(0.05\ \mathrm{A})^2×60\ \mathrm{Ω}=0.15\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) 减小；增强；吸合
(2) $\boldsymbol{2.5\ \mathrm{A}}$
(3) 恒温箱的设定温度为$\boldsymbol{60°\mathrm{C}}$；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；电磁铁的磁性；电功率计算
【点评】
本题结合恒温箱的实际场景，综合考查电磁继电器工作原理、欧姆定律和电功率的计算，需要学生能从图像中提取关键信息，将电磁学与电学规律结合，解决实际应用问题，对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6