2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功，航天员将在空间站首次开展“斑马鱼”的养殖实验。科学兴趣小组在地面实验室也开展“斑马鱼”的养殖研究，查阅资料获知，“斑马鱼”生活的水温需要维持在一定的范围。为此，兴趣小组设计一套自动控温装置(如图甲)，其中L1为电磁铁，R1为热敏电阻，R0为电热丝。

1. 2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功，航天员将在空间站首次开展“斑马鱼”的养殖实验。科学兴趣小组在地面实验室也开展“斑马鱼”的养殖研究，查阅资料获知，“斑马鱼”生活的水温需要维持在一定的范围。为此，兴趣小组设计一套自动控温装置(如图甲)，其中L₁为电磁铁，R₁为热敏电阻，R₀为电热丝。

(1) 在太空中选择斑马鱼为实验对象，是因为斑马鱼与人体基因相似度高达87%。基因是分子上具有遗传效应的片段，能控制生物体的特定性状。

(2) 当水温度过低时电磁铁吸引衔铁，电热丝工作；当水温度达到预设温度时，电路自动断开，电热丝停止加热，从而使水温度自动控制在一定范围。为实现上述功能，热敏电阻应选择图乙中的 (选填“a”或“b”)。

(3) 若电热丝R₀的阻值为24.2 欧，电热丝工作时功率与时间的关系如图丙，则该电热丝工作一天 (24小时)消耗多少电能?

【考点】

欧姆定律及其应用; 电功率计算公式的应用;

【答案】

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解答题困难

1. 自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R₁）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R₂ ，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R₁＝1.0×10⁴欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R₂ ，得到A、B两点间电压U_AB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。

请回答：

(1) 向水里加入氯化钠，目的是（填“增大”或“减小”）电阻R₂。

(2) 求电鱼放电时电压U的大小。

(3) 当R₂=1.0×10⁴欧，求电鱼放电时R₂的电功率P₂。

解答题困难

2. 科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：

【明确问题】科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W；保温模式功率：88W；

②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。

【方案设计】

(1) 根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S₁、S₂ ，都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1应选择的阻值为多少欧?

【方案优化】有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。

(2) 工作电路中的发热电阻R：应设计在处(选填“a”或“b”)；

(3) 为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻Ro阻值应为多少欧?(电磁铁线圈阻值不计)

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3. 智能家居为我们的生活提供了很多便利。小明家新购置了一台如图甲所示的智能空气加湿器，其内部简化电路图如图乙所示，R₁、R₂为发热电阻，且 $\text{[math]}$ 为旋转型开关，1、2、3、4 为触点，通过旋转开关S₂可实现“关”“低温挡”和“高温挡”之间的转换，其高温挡时电流为0.4 A，具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止烧干。控制电路中， $\text{[math]}$ 60 Ω，R 为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图丙所示。

(1) 由图丙可知，压敏电阻R的电阻随压力的增大而(选填“增大”“减小”或“不变”)。

(2) 图乙电路中当旋转开关S₂接触点3、4时，工作电路为挡。

(3) 低温挡模式时，智能空气加湿器工作电路消耗的功率为W。

(4) 当控制电路中的电流达到50mA 时，衔铁才会吸合，工作电路接通。请通过计算说明，工作时至少需要加水多少千克。

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