Question

16．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过I_C时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R₁（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R₂（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干．
在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，I_C约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω．

（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线．
（2）在电路中应选用滑动变阻器R₂（填“R₁”或“R₂”）．
（3）按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为650.0Ω；滑动变阻器的滑片应置于b（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是保证报警器的安全使用．
②将开关向c（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警．
（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．

Answer 1

分析 （1）分析实验，明确实验原理，根据题目要求即可明确电路结构；
（2）根据欧姆定律确定电路中的电阻，则可明确滑动变阻器的选择；
（3）根据仪器原理进行分析，明确电阻箱的作用以及实验过程和实验安全的分析，则可以明确滑动变阻器的调节和实验现象．

解答 解：（1）根据题意可知，本实验要求能用电阻箱进行校准，故电阻箱应与热敏电阻并联，利用单刀双掷开关进行控制； 它们再与报警器和滑动变阻器串联即可起到报警作用； 故连线如图所示；
（2）电压为18V，而报警时的电流为10mA；此时电阻约为：R=$\frac{18}{10×1{0}^{-3}}$=1800Ω； 而热敏电阻的阻值约为650Ω；故滑动变阻器接入电阻约为1150Ω；故应选择R₂；
（3）①因要求热敏电阻达到60°时报警；此时电阻为650Ω；故应将电阻箱调节至650Ω；然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警；故开始时滑片应在b端；目的是让电流由小到大调节，保证报警器的安全使用；
②将开关接到C端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作；
故答案为：（1）如上图；（2）R₂；（3）①650.0，b，保证报警器的安全使用；②c；报警器开始报警．

点评 本题关键在于明确实验原理，分析实验步骤是解题的关键，通过实验步骤才能明确实验的目的和实验方法；从而确定各步骤中应进行的操作和仪器的使用情况．