例2（2012?内江）如图2甲所示，是某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图。其中电源的电压为12V，保护电阻R₀=5Ω，A为一个量程为0～0.6A的电流表（油量表），Rx为压敏电阻（厚度不计），其阻值Rx随油量深度h的变化关系如图2乙所示；油箱的上、下两部分均为大小不同的圆柱形容器，上部容器和下部容器的横截面积之比为1:2，且下部容器的高和底面直径均为2dm。则：
    

（1）当圆柱形容器内盛装一定量的汽油时，上部与下部容器中汽油的深度之比为2:1。那么，此时电路中的电流是多少？
    

（2）若汽油价格是8元/升，当该汽车在高速公路上匀速100Km时，油量表的指针由满刻度指到了刻度，那么，汽车每匀速行驶1Km所消耗的汽油费是多少元？（π=3）
    

图2
    

分析：（1）根据上部与下部容器中汽油的深度之比求出上部液体的深度，进一步求出油量的深度，由乙图读出对应压敏电阻的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数。
    

（2）算出油量表满刻度和刻度时，电路中的电流。根据欧姆定律和电阻的串联求出电路中压敏电阻的阻值，根据图象读出对应油量的深度，根据体积公式求出所耗油量的体积，进一步求出汽车每匀速行驶1km所消耗的汽油费。
    

答案：（1）0.3A；（2）0.72元
    

三、空调的自动控制装置
    

例3（2012·烟台）如图3所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示．已知继电器的线圈电阻R₀=10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。
    

（1）请说明该自动控制装置的原理
    

（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
    

（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
    

（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。
    

分析：（1）由题意可知，这一自动控制装置的基本结构是一个电磁继电器，根据电磁继电器的基本工作原理，结合在此处的运用可描述其原理；
    

（2）根据左边电源电压为6V，继电器线圈中的电流大于或等于15mA时继电器启动，可计算出此时继电器的总电阻，再减去线圈电阻，可得到热敏电阻的阻值，最后从表中找出对应温度；
    

（3）当温度设定为30℃时，从表中找出对应的电阻值，用同样的方法求出总电阻，减去表中对应的阻值，即可得出应串联的电阻大小；
    

（4）本装置通过调节电阻来改变设定温度，我们也可以考虑通过改变电源电压，实现对其调节的作用。
    

答案：（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路电阻增大，电流减小，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。
    

（2）启动温度是25℃
    

（3）30Ω
    

（4）因为本装置启动的电流是一定的，因此，既可通过改变电阻来改变电流，可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制。
    

四、电饭锅中的磁钢限温器
    

例4（2012·盐城）阅读短文，回答问题：
    

电饭锅是生活中常见的用电器：它利用磁钢限温器来控制煮饭过程中的最高温度，磁钢限温器结构如图4甲所示，它由永久磁钢、感温磁钢和弹簧等组成，感温磁钢及其外套由弹簧支撑．永久磁钢的磁性不变，感温磁钢的磁性会随温度的升高而减弱，当温度达到103℃时，感温磁钢失去磁性。煮饭时，按下电饭锅的按键，永久磁钢和感温磁钢吸合，同时带动连杆使加热开关闭合，电热盘通电，当温度升高到一定程度，感温磁钢失去磁性，在弹簧的作用下感温磁钢与永久磁钢分离，同时使加热开关断开，按键跳起，电热盘停止加热。
    

（1）电饭锅煮饭时，电能主要转化为　  　能。
    

（2）按键未按下时，弹簧处于　   　（压缩/原长/伸长）状态。
    

（3）磁钢限温器工作时，不同时刻的温度如下表：
    

（4）在磁钢限温器工作过程中，感温磁钢没有磁性的是　 　
    

A．按下按键时    B．加热升温过程中
    

C．按键跳开时    D．降温过程中
    

（5）小明发现用该电饭锅烧开水，当水沸腾时电饭锅的按键没有跳起，原因是　  　。
    

分析：电流做功的过程是电能转化为内能的过程。感温磁钢的磁性受温度的影响，随温度升高，磁性减弱；在温度达到一定值时，其磁性消失，感温磁钢失去磁性，在弹簧的作用下感温磁钢与永久磁钢分离，同时使加热开关断开，按键跳起，电热盘停止加热。当温度达到103℃时，感温磁钢失去磁性．水沸腾时电饭锅的按键没有跳起，原因是水的沸点低于103℃。
    

答案：（1）内；  （21）压缩；  （4）C；  （5）水的沸点低于103℃．
    

五、市场上的“测重仪”
    

例5（2012·达州）小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图5所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端。已知R₀=5Ω，R的最大阻值为25Ω，电源电压恒为3V。问：
    

（1）图中的质量表应该用什么电表改装？　  　。
    

（2）当开关S闭合，不称量物体时，通电5min电阻R消耗的电能是多少？
    

（3）当称量物体质量达到最大值时，R₀消耗的功率是多少？
    

分析：（1）根据物体越重，R接入电路的电阻越小，电流越大，“测重仪”的示数越大，可知质量表应用电流表改装的；
    

（2）不称量物体时，R与R₀串联，由电源电压和总电阻求出电流，再根据W=I²Rt求出电阻R消耗的电能；
    

（3）当称量物体质量达到最大值时，R没有接入电路中，R₀两端电压为电源电压，根据可求出R₀消耗的功率。
    

答案：（1）图中的质量表应用电流表改装；（2）75J；（3）1.8W。
    

六、自动控制的电热水器
    

例6（2012·黄冈）如图6为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图6中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R₀、电压恒为6V的电源U₁、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I₀=15mA，其电阻R随温度变化的规律如图7，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R₁、R₂、R₃均置于储水箱中。已知R₁=33Ω、R₂=66Ω、R₃=154Ω、U₂=220V。
    

（1）衔铁被吸下时，加热电路的总电阻是多大？
    

（2）保温状态下，若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%，求10分钟内热水器散失的热量；
    

（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R₀的阻值至少为多大？若R₀为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少？
    

分析：由电路图知，衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通时，加热电路中电阻最小，由可知电路功率最大，处于加热状态；当继电器上方触点和触点c接通时，加热电路电阻较大，由可知电路功率较小，电路处于保温状态。
    

答案：（1）22Ω；（2）1.65×10⁵J；（3）200Ω，60℃。 (责任编辑：admin)