《2025年资源库高中物理人教版》

例561 [江苏高考]
某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图1-22-20所示,继电器与热敏电阻$R_{t}$、滑动变阻器$R串联接在电源E$两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约为20Ω,热敏电阻的阻值$R_{t}与温度t$的关系如下表所示。

|$t/^{\circ}C$|30.0|40.0|50.0|60.0|70.0|80.0|
|$R_{t}/\Omega$|199.5|145.4|108.1|81.8|62.9|49.1|
(1)提供的实验器材有：电源$E_{1}$(3V,内阻不计)、电源$E_{2}$(6V,内阻不计)、滑动变阻器$R_{1}$(0~200Ω)、滑动变阻器$R_{2}$(0~500Ω)、热敏电阻$R_{t}$、继电器、电阻箱(0~999.9Ω)、开关S、导线若干。为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制,电源$E$应选用$E_{2}$(填“$E_{1}$”或“$E_{2}$”),滑动变阻器$R$应选用____$R_{2}$(填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”)。
(2)实验发现电路不工作。该同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图1-22-21所示的选择开关旋至C(填“A”“B”“C”或“D”)。

(3)若电路中仅有一处发生断路故障,当用多用电表测量a、b间电压时,指针不偏转；测量a、c间电压时指针不偏转(填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针____偏转(填“偏转”或“不偏转”)。
(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是⑤④②③①(填写各步骤前的序号)。
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关,将电阻箱从电路中移除
④闭合开关,调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω
【解析】
(1)根据闭合电路欧姆定律,含有继电器的电路中的电流$I= \frac{E}{R_{t}+R+R_{继电器}}$,30℃时,热敏电阻的阻值约200Ω,此时$I_{1}= \frac{E}{220\Omega+R}= 15×10^{-3}A$,$E＞3V$,电源选$E_{2}$；80℃时,热敏电阻的阻值约50Ω,$I_{2}= \frac{6V}{70\Omega+R}= 15×10^{-3}A$,$R= 330\Omega$,滑动变阻器选$R_{2}$。
(2)为了测量直流电压,由于所选电源的电动势为6V,所以应选量程为0~10V的直流电压挡,故应将选择开关旋至C。
(3)若只有b、c之间断路,则a、b间电压为零,多用电表的指针不偏转；若接在a、c之间,电压近似等于电源电压,指针偏转。
(4)查表可知,在50℃时,$R_{t}= 108.1\Omega$,先用电阻箱代替热敏电阻,即断开开关,将电阻箱的电阻调到108.1Ω后接入电路；然后闭合开关,调节滑动变阻器,使得电路中的电流达到15mA,观察到继电器的衔铁被吸合；之后断开开关,移除电阻箱；最后将热敏电阻接入电路,故正确顺序为⑤④②③①。
【答案】
(1)$E_{2}$ $R_{2}$ (2)C (3)不偏转 偏转 (4)⑤④②③①

答案：
(1) $E_2$，$R_2$
(2) C
(3) 不偏转，偏转
(4) ⑤④②③①