《2025年作业本江西教育出版社九年级物理全一册沪粤版》

15. 图13甲是一种电加热恒温箱的工作原理简化电路图。工作电路由电压U₀= 220V的电源和阻值为R₀= 88Ω的电热丝组成。控制电路由电压$U_1= 7.5V$的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱$R_1($取值范围为0～120Ω)和热敏电阻Rₜ组成,热敏电阻Rₜ的阻值随温度变化的关系如图13乙所示。当控制电路的电流达到50mA时,衔铁才被吸合,从而切断右边的工作电路,停止加热。

(1)求工作电路中电热丝R₀工作时的电流。
(2)求电热丝R₀工作5min产生的热量。
(3)若恒温箱的温度设定为60℃,则电阻箱$R_1$应取多大阻值？
(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少？

答案： 解：（1）电热丝R₀工作时的电流I=U/R=220V/88Ω=2.5A。（2）R₀工作5min产生的热量W=UIt=220V×2.5A×5×60s=1.65×10⁵J。（3）如果恒温箱的温度设定为60℃，由图乙知，此时热敏电阻的阻值为80Ω，则由I=U/R可得控制电路的总电阻R=U₁/I'=7.5V/0.05A=150Ω，则电阻箱R₁的阻值R₁=R-Rₜ=150Ω-80Ω=70Ω。（4）因为电磁继电器的吸合电流一定，吸合时总电阻一定，所以当电阻箱的电阻最大时，热敏电阻的阻值最小，此时设定温度最高，可得热敏电阻最小为Rₜ'=R-R₁'=150Ω-120Ω=30Ω，由图乙得，热敏电阻为30Ω时，设定温度为150℃。