《2025年基础训练大象出版社九年级物理全一册教科版》

21. 小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图7-14甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方,当环境温度正常时,继电器的上触点接触、下触点分离,指示灯亮；当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触、上触点分离,警铃响。图甲中继电器的供电电压$U_1$为3 V,继电器线圈用漆包线绕成,其电阻R₀为30 Ω。当线圈中的电流大于或等于50 mA时,继电器的衔铁将被吸合,警铃响。如图7-14乙所示是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

(1)由图乙可知,当环境温度为40℃时,热敏电阻的阻值为60Ω。当环境温度升高时,热敏电阻的阻值将_________减小(填“增大”“减小”或“不变”),继电器的磁性将_________增强(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(2)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱B相连,指示灯的接线柱D应与_________A接线柱相连。(填“A”或“B”)
(3)图甲中线圈下端P的磁极是S(填“N”或“S”)极。
(4)请计算说明环境温度在什么范围内时警铃报警。

答案：
(1)60；减小；增强
(2)B；A
(3)S
(4)解：警铃报警时，线圈电流I≥50mA=0.05A
控制电路总电阻$R_{总}=\frac{U_{1}}{I}=\frac{3V}{0.05A}=60Ω$
热敏电阻$R=R_{总}-R_{0}=60Ω-30Ω=30Ω$
由图乙知，$R=30Ω$时，$t=80℃$
因温度升高，R减小，故当$t≥80℃$时警铃报警。
结论：环境温度≥80℃时警铃报警。