2026 江苏南通中考物理 · 第 22 题
跨学科实践：设计大棚内部温度控制系统模型
22. 阅读短文，回答问题。
跨学科实践——设计大棚内部温度控制系统模型
【任务与要求】为营造植物冬季的生长环境，设计温度在12~28℃内的大棚温控系统。
【设计与交流】图甲是大棚温控系统模型的设计图，控制电路中电源电压恒为6 V，
、
是两种类型的热敏电阻，阻值随温度变化的关系图像如图乙所示．受控电路由两个部分组成，一是由温度、位置传感器和电动机等构成的电动推杆系统，温度、位置传感器等用来控制电动机是否工作及转动方向，产生的推力经铰接点、连杆实现窗户的开启或关闭（如图丙所示）；二是由温度传感器和加热器
构成的加热系统，
正常工作时的电阻为
．温控系统的工作流程如图丁所示；
（1）关于温控系统模型，下列说法错误的是________；
A. 电动机工作时主要把电能转化为机械能
B. 控制电路中下方电磁铁的
端为
极
C. 切换电动机转动方向时，棚内温度的临界值是28℃
D. 棚内温度在18~27℃范围内时，电动机和加热器都不工作
（2）如图戊所示，连杆缓慢推窗的过程中，窗户可视作杠杆，
为支点，
为窗户重心．若将窗户受到的重力视为阻力，推力
视为动力，则此过程中动力和动力臂的乘积将________，
理由是________________________________________________。
（3）闭合开关
，当棚内温度为25℃时，控制电路中的总电流为________A（不计线圈电阻）；当棚内温度为12℃时，热敏电阻的阻值大小关系为
________（选填“>”“<”或“=”）
。
【实施与评价】用该模型对室内体积为
的大棚进行测试，并进行评价；
（4）大棚的热损耗功率
（即单位时间内损耗的热量）为400 W；温控系统启动加热后，棚内空气温度由12℃升至18℃，该过程中加热器的加热时间为________min；加热器对大棚的加热效率为_______%。[
取
，
取
]
（5）测试显示该模型的不足之处是：________________．提出你的改进建议：________________。
【答案】（1）B （2） ①. 变大 ②. 阻力不变，阻力臂变大，阻力和阻力臂的乘积变大，则动力和动力臂的乘积变大
（3） ①. 1.2 ②. <
（4） ①. 60 ②. 20
（5） ①. 无法精确控制棚内温度在
内（答案合理即可） ②. 采用多级温度控制，根据棚内实时温度调节加热器的功率（答案合理即可）
【解析】
【分析】对于（4），用功率公式计算加热器的功率，根据密度公式计算棚内空气质量，用吸热公式计算空气吸收的热量；效率为空气吸收的热量与加热器消耗电能的比值。
【小问1详解】
A．电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能，故A正确；
B．下方电磁铁电流从上端流入、下端流出，结合线圈绕向，由安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向下方电磁铁上端，可知上端为N极，P端为S极，故B错误。
C．动触点与E接触时，温度
电动机转动开窗，温度
电动机转动关窗，因此转动方向的切换临界为
，故C正确；
D．
区间内，加热器因
停止工作，电机因
也未触发启动条件，二者都不工作，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
【小问2详解】
连杆缓慢推窗的过程中始终处于杠杆平衡状态，满足
。阻力为窗户重力，大小不变，推窗时重心逐渐外移，阻力臂逐渐变大，因此阻力与阻力臂的乘积变大，故动力与动力臂的乘积也变大。
【小问3详解】
由图乙可知
时，
，图甲中
和
并联，支路电流
总电流
结合甲、丁两图，当
时，动触点与静触点E接触，即当温度越高时，
越小，电流越大，电磁铁磁力越强；当
时，动触点与静触点F接触，即当温度越低时，
越小，电流越大，电磁铁磁力越强；所以当棚内温度为12℃时热敏电阻的阻值
。
【小问4详解】
加热器的功率
棚内空气质量
空气吸收的热量
加热过程中，加热器产生的热量一部分被空气吸收，一部分损耗，即
加热时间
加热效率
【小问5详解】
略
