《2026年金考卷中考45套汇编物理》

22. 为预防“倒春寒”对种子萌发的影响,科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路。整个温控电路位于温室内,且当温室内温度低于20 °C时启用。其控制电路的电源电压恒定,R₀为变阻箱,热敏电阻Rₜ的阻值随温度变化的关系如图乙所示,电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路有高温和低温两个挡位,低温挡位可使温室内降温比较平缓,R₁、R₂均为加热电阻。已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时,衔铁被吸下,与触点A分开,接接触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20 mA时,衔铁被弹回,与触点B分开,接接触点A。

(1)调好R₀的阻值,闭合开关S₁、S₂,电磁铁上端磁极为极。Rₜ的温度升高,电磁铁磁性强弱如何变化?。
(2)将控制电路中R₀阻值调为480 Ω,可使温室内达到允许的最高温度30 °C,达到时衔铁刚好被吸下,求控制电路的电源电压。
(3)工作电路要求:高温挡功率需要在800 ~ 1 200 W之间,低温挡功率需要在100 ~ 200 W之间。已知实验室只有阻值大小为20 Ω、50 Ω、200 Ω、300 Ω的加热电阻各一个,不考虑温度对加热电阻阻值的影响,则R₂应选用哪一个加热电阻(写出必要的计算过程)?

答案：
(1)S（或南）极；减弱。
(2)当$t = 30^{\circ}C$时，$R_{t}=320\Omega$，此时$I = 25mA = 0.025A$，$R = R_{0}+R_{t}=480\Omega + 320\Omega = 800\Omega$。
根据$I=\frac{U}{R}$，可得$U = IR=0.025A×800\Omega = 20V$。
(3)当衔铁被吸下时，工作电路为$R_{2}$的简单电路，此时为高温挡；当衔铁弹回时，$R_{1}$与$R_{2}$串联，此时为低温挡。
当高温挡功率$P_{高}=1200W$时，根据$P=\frac{U^{2}}{R}$，$R_{2}=\frac{U^{2}}{P_{高}}=\frac{(220V)^{2}}{1200W}\approx40.3\Omega$；
当高温挡功率$P_{高}=800W$时，$R_{2}=\frac{U^{2}}{P_{高}}=\frac{(220V)^{2}}{800W}=60.5\Omega$，所以$R_{2}$阻值范围在$40.3\Omega - 60.5\Omega$之间，应选用$50\Omega$的电阻。
当$R_{2}=50\Omega$，低温挡时$R_{串}=R_{1}+R_{2}$，$P_{低}=\frac{U^{2}}{R_{1}+R_{2}}$，若$P_{低}=200W$，则$R_{1}+R_{2}=\frac{(220V)^{2}}{200W}=242\Omega$，$R_{1}=242\Omega - 50\Omega = 192\Omega$（无对应电阻，但题目只需确定$R_{2}$），若$P_{低}=100W$，$R_{1}+R_{2}=\frac{(220V)^{2}}{100W}=484\Omega$，$R_{1}=484\Omega - 50\Omega = 434\Omega$（无对应电阻），因题目只要求确定$R_{2}$，根据高温挡功率范围，$R_{2}$应选$50\Omega$。
综上，答案依次为：
(1)S（或南）；减弱；
(2)20V；
(3)$50\Omega$。