《2025年课时训练九年级物理下册沪粤版》

18 小明在研究性学习活动中，查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如表所示，并将该型号的热敏电阻应用于如图所示的由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中.“控制电路”由热敏电阻$R_1$、电磁铁(线圈阻值$R_0 $= 50Ω)、电源$U_1$、开关等组成.当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路断开.“工作电路”由工作电源$U_2(U_2$ = 10 V)、发热电阻$R_2(R_2 $= 5Ω)、导线等组成.问：
(1)工作电路工作时的电流为多大?
(2)若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压$U_1$最小值为多大?
　　　　

答案：
(1)2 A
(2)6 V [解析]
(1)工作电路工作时的电流$I_{2}=\frac{U_{2}}{R_{2}}=\frac{10V}{5\Omega}=2A$.
(2)当$R_{1}$温度为50℃时，其阻值$R_{1}=250\Omega$，因为$R_{1}$和$R_{0}$串联，所以$R_{总}=R_{1}+R_{0}=250\Omega + 50\Omega = 300\Omega$，因此，控制电路的最小电压为$U_{1}=I_{1}R_{总}=0.02A×300\Omega = 6V$.

19 近几年某市进行老小区改造，不少多层楼房安装了电梯.出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成.在工作电路中，当电梯没有超载时，电动机正常工作；当电梯超载时，电铃发出报警铃声，电动机不工作.在控制电路中，已知电源电压U = 12 V，保护电阻R1 = 80Ω，电磁铁线圈的阻值为20Ω，电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重忽略不计.
　　　　
(1)控制电路中，当乘客增多时，电磁铁的磁性________(填“增大”或“减小”)；工作电路中，电铃应该在触点________(填“A”或“B”)所在支路.
(2)若电磁铁线圈电流达到20 mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声.请你设定该电梯最多乘坐几人?（以每人50 kg计，g取10 N/kg）
(3)综合考虑安全和居民乘坐情况，现需提高电梯的限载，可以在控制电路中换用阻值更________(填“大”或“小”)一些的保护电阻.请用物理语言解释原因.

答案：
(1)增大 B
(2)12人
(3)大 提高电梯的限载，则压敏电阻的电阻会减小，为保证衔铁吸合时的电流不变，根据欧姆定律可知，则要增大控制电路中的保护电阻.
[解析]
(1)控制电路中，当乘客增多时，压敏电阻的阻值减小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，电磁铁的磁性增大；当电梯超载时，K与静触点B接触，电铃报警，故电铃应该在触点B所在支路.
(2)若电磁铁线圈电流达到20 mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声，此时电路的总电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{12V}{20mA}=\frac{12V}{0.02A}=600\Omega$；保护电阻、电磁铁的线圈电阻和压敏电阻三者串联，所以此时压敏电阻阻值为$R_{2}=R - R_{1}-R_{线圈}=600\Omega - 80\Omega - 20\Omega = 500\Omega$；根据图乙可知，当压敏电阻的阻值为500Ω时，对应的压力$F = 6000N$，每个人的重力为$G = mg = 50kg×10N/kg = 500N$，可以乘坐的人数为$n=\frac{F}{G}=\frac{6000N}{500N}=12$.
(3)综合考虑安全和居民乘坐情况，现需提高电梯的限载，则压敏电阻的电阻会减小，为保证衔铁吸合时的电流不变，根据欧姆定律可知，则要增大控制电路中的保护电阻$R_{1}$的阻值或减小控制电路电压.