设计与应用?2025年湖南省中考物理电学压轴题解析

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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℃时启用。其控制电路的电源电压恒定，R₀为变阻器，热敏电阻R_t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25mA时，衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20mA时，衔铁被弹回，与触点B分开，接通触点A。

⑴调好R₀的阻值，闭合开关S₁、S₂，电磁铁上端磁极为极；R_t的温度升高，电磁铁磁性强弱如何变化？；

⑵将控制电路中R₀阻值调为480Ω，可使温室内达到允许的最高温度30℃，达到时衔铁刚好被吸下，求控制电路的电源电压；

⑶工作电路要求：高温挡功率需在800～1200W之间，低温挡功率需在100～200W之间。已知实验室只有阻值大小为20Ω、50Ω、200Ω、300Ω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）。

解：⑴根据安培定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。

记住电池元件符号，细长的那端是正极，联想“长征”助记。电流从正极出发经用电器回到负极。

由图甲可知，电流从电磁铁的上端流入，在铁芯的后端时不可见，被铁芯挡住了。

结合右手螺旋定则判断：电磁铁的上端为N极，下端为S极。

由图乙可知，热敏电阻R_t的阻值随温度升高而减小。当R_t温度升高时，其阻值减小，且二者串联，故控制电路中的总电阻减小。

根据欧姆定律可知：电源电压恒定，总电阻减小，所以电路中的电流增大。

因为电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈的匝数有关。匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。由此可见电磁铁磁性增强。

⑵当温室内温度达到30℃时，由图乙可知此时热敏电阻R_t的阻值为320Ω，R₀＝480Ω，此时衔铁刚好被吸下，通过电磁铁线圈的电流I＝25mA＝0.025A，根据串联电路电阻特点，总电阻R＝R₀+R_t＝480Ω+320Ω＝800Ω，则控制电路的电源电压U＝IR＝0.025A×800Ω＝20V。

⑶由于通过电磁铁线圈的电流大于或等于25mA时，衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20mA时，衔铁被弹回，与触点B分开，接通触点A，所以衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B时，为低温挡，R₂接入电路，功率需在100～200W之间，

则R₂的最值为：

所以R₂应选用300Ω的加热电阻。

故答案为：⑴N；电磁铁磁性增强；⑵20V；⑶300Ω。

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