入冬，温度骤降。为了避免鱼缸中的热带鱼抵抗不了低温，老师发布任务要求设计一款自动加热装置放在鱼缸中，并将相关指标设计了量表（如表所示）评价指标10分5分0分加热效率加热功率大于30W加热功率在15﹣30瓦之间加热功率小于15瓦自动化能在低温时自动加热，高温时自动断开能在低温时自动加热，但高温时无法自动断开无法自动加热小温利用电磁铁设计了以下电路，在工作电路中电源电压U0为12伏，电热丝电阻R0为6欧姆；控制电路中电源电压U1为6伏，电磁铁对衔铁的吸引力在不同电流和不同距离下的大小关系如图乙所示，Rx为热敏电阻，阻值随水温的变化规律如图丙所示，电磁铁和衔铁的阻值忽略不计：

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1. 入冬，温度骤降。为了避免鱼缸中的热带鱼抵抗不了低温，老师发布任务要求设计一款自动加热装置放在鱼缸中，并将相关指标设计了量表（如表所示）

评价指标	10分	5分	0分
加热效率	加热功率大于30W	加热功率在15﹣30瓦之间	加热功率小于15瓦
自动化	能在低温时自动加热，高温时自动断开	能在低温时自动加热，但高温时无法自动断开	无法自动加热

小温利用电磁铁设计了以下电路，在工作电路中电源电压U₀为12伏，电热丝电阻R₀为6欧姆；控制电路中电源电压U₁为6伏，电磁铁对衔铁的吸引力在不同电流和不同距离下的大小关系如图乙所示，R_x为热敏电阻，阻值随水温的变化规律如图丙所示，电磁铁和衔铁的阻值忽略不计：

(1) 请通过计算分析小温的设计在加热效率指标上所得分数。

(2) 针对自动化指标，小温的设计能达到10分。当温度降到一定值，衔铁被吸起，工作电路连通，开始加热；当温度上升到一定值，衔铁自动掉落，工作电路断开，停止加热。若小温选择的衔铁质量为0.5千克，请计算小温该设计能保证鱼缸的最低温度为多少。

(3) 鱼缸中的水量是否会影响控制的水温范围，请说出你的判断并说明理由。

【考点】

电路的动态分析; 电磁继电器的组成、原理和特点;

【答案】

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解答题普通

1. 小刚在课外阅读中得知：灯泡在额定电压下工作的寿命都是有限的（一般为1000小时），实际电压高于灯泡额定电压时，灯泡的寿命会缩短，但若在低电压下工作时则寿命可延长。学校走廊过道夜间一直亮着灯，灯泡每次更换后不到两个月就烧坏了，换起来很麻烦。他想，如果用几个大一些的灯泡串联，每个灯泡的实际电压都比额定电压低，这样可以大大延长灯泡的寿命，不是很好吗？

于是，他跟电工师傅商量并做了下面的调整：把原来的过道每相邻两个25瓦灯泡都换成一个灯泡L₁（规格为220伏 100瓦）和一个灯泡L₂（规格为220伏 60瓦）串联而成。通过L₁、L₂两个灯泡的电流随两端所加电压的变化的曲线如图所示。

请问他这样的做法：

(1) 灯泡L₁、L₂的亮度分别比原来的25瓦灯泡亮还是暗？

(2) 如果这些灯泡每天工作10小时，则调整后每个月（30天）这一组灯泡（L₁、L₂各一个）消耗的总电能比原来两个25瓦灯泡消耗的电能多还是少？如果不一样则相差多少？

解答题普通

2. 一种熔胶装置的简化电路如图所示，电源电压12V，R₁和R₂是两个阻值相等的电子元件，S₁、S₂和S₃是三个联动开关；当S₁闭合时，S₂和S₃同时断开；当S₁断开时，S₂和S₃同时闭合

(1) 当S₁闭合时，两电子元件；当S₁断开时，两电子元件．（填“并联”或“串联”）

(2) S₁闭合时电路的总电阻是S₁断开时的倍

(3) 联动开关在某种工作状态下，该电路在1min内产生的热量为1728J，请通过计算说明联动开关的工作状态，设每个电子元件的电阻为10Ω.

解答题普通

3. 项目小组基于新能源汽车电池智能温度监测系统原理，研发了一款温度监测模拟装置，其核心测温电路如图甲所示。电源电压U=6V恒定，定值电阻. $\text{[math]}$ 热敏电阻R₂的阻值随温度变化关系如图乙所示。当温度变化时，R₁的阻值改变，导致电压表示数变化。小组同学将温度示数标记在电压表上，可以完成电压和温度的转化。

(1) 当温度为0℃时，电压表的示数为。

(2) 当R₁为60Ω时，系统启动散热，请计算此时电路电流大小。

(3) 小组改装的温度检测刻度盘是否均匀，请分析说明理由。

解答题困难