Question

热带鱼需要在一定的温度范围才能正常的生长，如图甲是某同学家的水族箱工作原理图，水族箱内安装的电热丝R₁上标有“220V  200W”的字样，R_x为热敏电阻，R₂为滑动变阻器，当水面到达图中所示的位置，接触开关S₁就会导通，水温由22℃升高到设定值28℃，开关S₂断开，水温自然冷却到22℃时开关S₂闭合，再次使水升温，水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内，水温随时间变化图像如图乙所示求：

(1)热敏电阻R_x随温度的升高而_____（选填“增大”或“减小”），理由是：_____；

(2)水族箱正常加热时，通过电热丝的电流是多少？_____

(3)该水族箱一天消耗的电能；_____

(4)若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R₂的滑片应向_____（选填“左”或“右”）移动。

Answer

增大 Rx增大，总电阻增大，总电流减小 电磁铁磁性减弱，S2断开 0.91A 4.8×106 J 左

【解析】

(1)[1]由图可知，热敏电阻Rx与滑动变阻器R2和通电螺线管串联后接在5V的电源上：若热敏电阻Rx 随温度的升高而减小，根据电阻的串联，总电阻减小，由欧姆定律，电路的总电流变大，通电螺线管的磁性增强，衔铁S2被吸引，则R1所在加热电路连通，水厢内水温升高，因热敏电阻Rx 随温度的升高而减小，重复上面的过程，加热电路一直工作，不符合题意；若热敏电阻Rx 随温度的升高（当温度从22℃升高到28℃）而增大，根据电阻的串联，总电阻减大，由欧姆定律，电路的总电流变小，通电螺线管的磁性减弱，衔铁S2在弹力的作用下切断路加热电路，加热电路停止工作，符合题意。

(2)[2]正常工作时电热丝的电流：

I= 0.91A

(3)[3]由图乙可知，水族 箱 一个 循 环用 时 400 min，工 作一天，即24h，包含的工作循环

=3.6

个循环，前三个工作循环，每个工作时间（加热时间）为 100 min，第四个工作循环 所用时间为

0.6×400 min=240min

故加热的工作时间仍为 100 min，总工作时间

t=3×100 min+100 min=400min

消耗的电能

W=Pt=200 W×400×60s=4.8×106 J

(4)[4]水温提高会使热敏电阻的阻值增大，根据

I=

在电路中电流一定时，故需减小滑动变阻器电阻，因此应将滑片向左移。