《2025年亮点给力大试卷九年级物理上册苏科版》

28. 新趋势 综合实践 (10 分)学校生物小组培育的植株的生长环境温度不能超过 30 ℃,并且在 20～30 ℃之间需满足一定的湿度要求.科创小组为其设计的温、湿度报警触发电路如图甲所示.电源为特制的可调恒流电源(使所在电路中的电流恒等于“预先设定的电流”不变),完全相同的防水热敏电阻$ R_1、$$R_2$的阻值随温度的变化规律如图乙所示.
(1)小组将“预先设定的电流”设置为$ 2×10⁻^3 A,$然后进行报警触发设置：
① 温度报警触发设置：30 ℃时$ R_1$两端的电压为 3.6 V,将该电压设为温度报警触发值 U,当$ R_1$两端的实际电压 U实≥U 时,触发温度报警.求温度报警刚达触发值时,热敏电阻$ R_1$的阻值；
② 湿度报警触发设置：用一端浸在水中的湿纱布敷在$ R_2$上,由于湿纱布中的水蒸发$,R_2$温度降低,导致$ R_2$两端的电压______(选填“大于”或“小于$”)R_1$两端的电压,产生电压差 ΔU.环境越干燥,水越容易蒸发$,R_2$与$ R_1$的温差 Δt 越大$,R_2$与$ R_1$的电压差 ΔU 越大,因此可用温差 Δt 表示湿度状况.若 Δt≥5 ℃时需要湿度报警,则将 Δt= 5 ℃时的电压差 ΔU₀设为湿度报警触发值,请计算 ΔU₀的值.
(2)现根据实际需要改变“预先设定的电流”,从而改变湿度报警触发值和温度报警触发值,使装置在 Δt≥6 ℃且湿度报警触发值比 ΔU₀增大 0.05 V 时触发湿度报警.求重新调节后 30 ℃温度报警触发值 U.

答案：
(1)① 1 800 Ω ② 大于 0.75 V
(2) 3.2 V解析:
(1)① 由题意可知,温度报警刚达触发值时,$ R_{1} $ 两端的电压为 3.6 V,电路中电流为$ 2×10^{-3}\ A $,则此时热敏电阻 $ R_{1} $ 的阻值 $ R_{1}=\frac{U}{I}=\frac{3.6\ V}{2×10^{-3}\ A}=1\ 800\ \Omega $;② 热敏电阻 $ R_{1} $、$ R_{2} $完全相同,则开始时两电阻阻值相同,两端的电压也相同,均为 3.6 V.随着 $ R_{2} $ 湿纱布上水汽化吸热,使 $ R_{2} $ 温度降低,由图乙可知其阻值增大,由串联分压可知,其两端的电压增大,电源电压不变,则 $ R_{2} $ 两端的电压大于 $ R_{1} $ 两端的电压;由图乙可知,温度每降低 $ 1\ ^{\circ}C $,热敏电阻阻值增加量为 $ \frac{3\ 300\ \Omega -1\ 800\ \Omega}{30\ ^{\circ}C-10\ ^{\circ}C}=75\ \Omega/^{\circ}C $,则 $ \Delta t=5\ ^{\circ}C $ 时,$ R_{2} $ 阻值增加量 $ \Delta R_{2}=5\ ^{\circ}C×75\ \Omega/^{\circ}C=375\ \Omega $,则电压差 $ \Delta U_{0}=I\Delta R_{2}=2×10^{-3}\ A×375\ \Omega=0.75\ V $.
(2)由题意可知,改变"预先设定的电流"后,湿度报警触发值$ \Delta U'_{0}=0.75\ V+0.05\ V=0.8\ V $,当 $ \Delta t=6\ ^{\circ}C $时,$ R_{2} $ 阻值增加量 $ \Delta R'_{2}=6\ ^{\circ}C×75\ \Omega/^{\circ}C=450\ \Omega $,此时预先设定的电流 $ I'=\frac{\Delta U'_{0}}{\Delta R'_{2}}=\frac{0.8\ V}{450\ \Omega}=\frac{2}{1\ 125}\ A $,则当温度为 $ 30\ ^{\circ}C $ 时,电阻$ R_{1} $ 两端的电压即温度报警触发值 $ U=I'R_{1}=\frac{2}{1\ 125}\ A×1\ 800\ \Omega=3.2\ V $.
答