题目内容

如图(a)所示为某自动恒温箱的原理简图,箱内电源E的内阻不计,电阻R1=20kΩ,R2=10kΩ,Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图(b)所示.

(1)当热敏电阻Rt=20kΩ时,恒温箱内的温度为______℃.
(2)如果Ua=Ub,箱内的温度保持不变.那么,当箱内的温度降低时,Ua______ Ub(填“>”、“=”或“<”),电压鉴别器就会令开关S导通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内的温度升高.当箱内的温度升高时,Ua______ Ub(填“>”、“=”或“<”),电压鉴别器就会令开关S断开,停止加热.
(3)调节滑动变阻器的阻值,使R3=60kΩ,这时恒温箱内的温度可以恒定在______℃.
(4)若保持R3阻值不变,欲使恒温箱内的温度升高,应如何更换电阻R1或R2?请提出一种可行方案并说明理由.
【答案】分析:该题的电路的结构类似于惠斯通电桥,当Ua=Ub时,满足,根据这一关系,代人对应的数据,即可解答.
解答:解:(1)读图可知,当热敏电阻Rt=20kΩ时,恒温箱内的温度为30℃.
(2 ) 当Ua=Ub时,满足  ①;当箱内的温度降低时,Rt增大,,Ub增大,所以Ua<Ub.反之,Rt减小时,,Ub减小,所以Ua>Ub.
(3)由①公式得:.
查图(b)可知,当热敏电阻的电阻是60kΩ时,对应的温度是15°C.
(4)若保持R3阻值不变,欲使恒温箱内的温度升高,即Rt的电阻值减小,根据公式可采用的方法是增大电阻R1或减小电阻R2
故答案为:(1)30;(2)<,>;(3)15
(4)将R1换成阻值更大的电阻(或将R2换成阻值更小的电阻).因为R1增大能使Ua<Ub,S导通,恒温箱的温度升高,使Rt的阻值变小,在新的温度下达到平衡.
点评:该题的电路的结构类似于惠斯通电桥,可以使用惠斯通电桥的知识与方法来解决该问题,这需要有一定的知识迁移能力.属于中档题目.
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