5. ★★ [苏州模拟改编] 苏州某生态园在花棚里安装了自动喷雾系统，当湿度较低时，喷雾器工作，简化的电路图如图所示。$R_0$为定值电阻，$R_{\mathrm{湿}}$为装在探头上的湿敏电阻，其阻值随湿度(空气中含有水蒸气的百分比)变化如表所示。当控制电路的电流达到30 mA时，衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到20 mA时，衔铁被释放。随着花棚内空气湿度减小，控制电路的电流会；若将湿度控制在40％～60％之间，则控制电路的电压设定为V。(不计电磁铁线圈的阻值)

减小;9
【点拨】由表中数据可知，湿敏电阻的阻值随湿度的增大而减小，控制电路中，定值电阻与湿敏电阻串联，因此随着花棚内空气湿度减小，湿敏电阻的阻值变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，控制电路的电流会减小。由题意知，当湿度较低时，喷雾器工作，此时衔铁被释放，湿度应为40％，由表中数据可知，湿敏电阻的阻值为$400\ \Omega$，控制电路的电流为$20\ \mathrm{mA}=0.02\ \mathrm{A}$，此时电源电压$U=0.02\ \mathrm{A}×(R_0+400\ \Omega)$①；当湿度较高时，喷雾器不工作，此时衔铁被吸合，此时湿度应为60％，由表中数据可知，湿敏电阻的阻值为$250\ \Omega$，控制电路的电流为$30\ \mathrm{mA}=0.03\ \mathrm{A}$，则电源电压$U=0.03\ \mathrm{A}×(R_0+250\ \Omega)$②；结合①②，解得$R_0=50\ \Omega$，$U=9\ \mathrm{V}$。

【分析】
首先明确湿敏电阻的阻值随湿度变化的规律：湿度越小，湿敏电阻阻值越大；控制电路为定值电阻$R_0$与湿敏电阻$R_{\mathrm{湿}}$串联，总电阻为两者之和。根据欧姆定律，电源电压不变时，总电阻变化会引起电流变化，由此分析第一个空；再根据湿度控制范围对应的衔铁状态（释放、吸合），结合对应电流和湿敏电阻阻值，利用电源电压不变列等式计算电源电压，得到第二个空的答案。
【解析】
1. 分析电流变化：由表格数据可知，湿敏电阻的阻值随湿度减小而增大。控制电路中$R_0$与$R_{\mathrm{湿}}$串联，总电阻$R_{\mathrm{总}} = R_0 + R_{\mathrm{湿}}$，当花棚内空气湿度减小时，$R_{\mathrm{湿}}$增大，总电阻$R_{\mathrm{总}}$增大。电源电压不变，根据欧姆定律$I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$，控制电路的电流会减小。
2. 计算电源电压：湿度控制在40%～60%之间，对应湿度为40%时，衔铁释放，喷雾器工作，此时控制电路电流$I_1 = 20\ \mathrm{mA} = 0.02\ \mathrm{A}$，湿敏电阻阻值$R_{\mathrm{湿1}} = 400\ \Omega$，电源电压$U = I_1(R_0 + R_{\mathrm{湿1}}) = 0.02\ \mathrm{A} × (R_0 + 400\ \Omega)$；湿度为60%时，衔铁吸合，喷雾器停止工作，此时控制电路电流$I_2 = 30\ \mathrm{mA} = 0.03\ \mathrm{A}$，湿敏电阻阻值$R_{\mathrm{湿2}} = 250\ \Omega$，电源电压$U = I_2(R_0 + R_{\mathrm{湿2}}) = 0.03\ \mathrm{A} × (R_0 + 250\ \Omega)$。由于电源电压不变，联立两式：
$0.02\ \mathrm{A} × (R_0 + 400\ \Omega) = 0.03\ \mathrm{A} × (R_0 + 250\ \Omega)$
解得：$R_0 = 50\ \Omega$，代入$U = 0.02\ \mathrm{A} × (50\ \Omega + 400\ \Omega) = 9\ \mathrm{V}$。
【答案】减小；9
【知识点】欧姆定律应用、串联电路电阻规律
【点评】本题结合自动喷雾系统的实际场景，考查欧姆定律在串联电路中的应用，关键是理解湿敏电阻的阻值变化规律，以及衔铁动作对应的电流和湿度状态，属于基础应用类题目，注重物理知识的实际运用。
【难度系数】0.5

6. ★★ [宿迁模拟] 科技小组的同学们设计了一种具有加热和保温挡的电热器，内部简化电路如图所示。其中$R_t$为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。$R_1$、$R_2$、$R_3$均为电热丝，且$R_1=R_2=110\ \Omega$，闭合开关$S_1$、$S_2$，电热器开始工作。电磁铁的上端为极。当衔铁被吸下后，工作电路处于挡。工作电路处于加热挡时，工作电路中的电流大小为 A。加热挡正常工作1 min，工作电路消耗的电能为 J。

N;保温;4;52 800
【点拨】由安培定则可知，电磁铁的上端为N极。当b、c接通时$R_1$与$R_2$并联，此时总电阻为$R_{\mathrm{总}1}$。衔铁被吸下时，$R_1$与$R_3$串联，此时总电阻为$R_{\mathrm{总}2}$，因为并联电路的总电阻小于任何一个分电阻，则$R_{\mathrm{总}1}＜R_1＜R_1+R_3=R_{\mathrm{总}2}$。由$P=\frac{U^2}{R}$可得，电源电压保持不变，$R$为总电阻，总电阻大时，总功率小，所以衔铁被吸合时为保温挡，衔铁被弹开时为加热挡。由上面分析知，加热挡时$R_1$与$R_2$并联，所以电路中总电流$I=I_1+I_2=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}=\frac{220\ \mathrm{V}}{110\ \Omega}+\frac{220\ \mathrm{V}}{110\ \Omega}=4\ \mathrm{A}$，消耗的电能$W=UIt=220\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}×1×60\ \mathrm{s}=52\ 800\ \mathrm{J}$。

【分析】
首先利用安培定则判断电磁铁的极性，需明确控制电路的电流方向；接着分析工作电路的连接方式：当衔铁未被吸下时，b、c接通，$R_1$与$R_2$并联，总电阻较小，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电压不变时电阻越小功率越大，对应加热挡；当衔铁被吸下时，b、d接通，$R_1$与$R_3$串联，总电阻较大，功率较小，对应保温挡；最后根据并联电路电流规律计算加热挡总电流，再利用$W=UIt$计算消耗的电能。
【解析】
1. 判断电磁铁极性：控制电路中电流从电磁铁下端流入、上端流出，根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端为N极），可知电磁铁上端为N极。
2. 判断挡位：衔铁被吸下后，工作电路中$R_1$与$R_3$串联，总电阻较大；电源电压220V不变，由$P=\frac{U^2}{R}$可知，总电阻越大总功率越小，因此此时工作电路处于保温挡。
3. 计算加热挡电流：加热挡时$R_1$与$R_2$并联，$R_1=R_2=110\ \Omega$，并联电路各支路电压等于电源电压，故$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{220\ \mathrm{V}}{110\ \Omega}=2\ \mathrm{A}$，$I_2=\frac{U}{R_2}=2\ \mathrm{A}$，总电流$I=I_1+I_2=2\ \mathrm{A}+2\ \mathrm{A}=4\ \mathrm{A}$。
4. 计算消耗的电能：加热挡工作时间$t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s}$，消耗的电能$W=UIt=220\ \mathrm{V}×4\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=52800\ \mathrm{J}$。
【答案】
N；保温；4；52800
【知识点】
安培定则；电功率；电功计算
【点评】
本题是电磁继电器与电热器的综合题，结合安培定则、电功率、电功等知识点，需准确分析电路连接方式并运用公式计算，属于中等难度的电学综合题。
【难度系数】
0.5

7. ★★★[常州模拟改编]梅雨季节,湿衣服久晾不干,令人烦恼。同学们设计出一款自动控制“干衣神器”,可使得衣服快速变干,请完成电路原理设计并算出相应答案。器材:开关S,电源转换器(把220 V交流电压转换为6 V直流电压),定值电阻$R_0$,湿敏电阻$R_x$(电阻随湿度的变化关系如图乙所示),电磁继电器(线圈电阻不计,线圈中电流等于或大于0.2 A时衔铁被吸下,线圈电流小于0.2 A时衔铁被弹回),电风扇,电热丝(电阻不变)。
功能:①闭合开关S。当湿度等于或大于40%时,机器吹热风;当湿度小于40%时,机器吹冷风。
②受控电路(220 V工作电路)吹热风时功率为120 W,吹冷风时功率为20 W。
(1)请以笔画线代替导线完成图甲电路的连接。
(2)定值电阻$R_0$的阻值。
(3)电热丝的阻值。

7.【解】(1)
(2)当湿度达到40％时，控制电路的总电流为0.2 A，此时定值电阻$R_0$与湿敏电阻$R_x$并联。由图乙可知，当湿度为40％时，湿敏电阻$R_x$的阻值为$40\ \Omega$，根据并联电路分流特点和欧姆定律可知，$I=\frac{U}{R_0}+\frac{U}{R_x}=\frac{6\ \mathrm{V}}{R_0}+\frac{6\ \mathrm{V}}{40\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$，解得$R_0=120\ \Omega$。
(3)由于吹热风时功率为120 W、吹冷风时功率为20 W，且吹热风时电热丝和电风扇并联连接，所以电热丝消耗的功率$P=P_\mathrm{热}-P_\mathrm{冷}=120\ \mathrm{W}-20\ \mathrm{W}=100\ \mathrm{W}$，
则电热丝的电阻$R=\frac{U_\mathrm{工}^2}{P}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{100\ \mathrm{W}}=484\ \Omega$。

【分析】
要解决本题，需分三步思考：①明确控制电路与工作电路的功能：控制电路由电源转换器、定值电阻$R_0$、湿敏电阻$R_x$和电磁继电器线圈组成，当湿度≥40%时，$R_x$阻值为40Ω，控制电路电流达到0.2A，衔铁被吸下，工作电路中电热丝与电风扇并联，吹热风；湿度＜40%时，$R_x$阻值更大，控制电路电流小于0.2A，衔铁弹回，仅电风扇工作，吹冷风。②计算定值电阻$R_0$：利用并联电路电流规律，控制电路电压为6V，总电流为0.2A，结合湿度40%时$R_x=40Ω$，通过欧姆定律计算$R_0$。③计算电热丝阻值：吹热风时总功率减去吹冷风时功率为电热丝的功率，再根据电功率公式计算电热丝电阻。
【解析】
(1) 电路连接：控制电路中，电源转换器的正负极分别连接电磁继电器线圈、$R_0$和$R_x$，使$R_0$与$R_x$并联后再与电磁继电器线圈串联；工作电路中，衔铁吸下时电热丝与电风扇并联接入220V电路，衔铁弹回时仅电风扇接入（对应参考答案的电路连接图）。
(2) 当湿度为40%时，由图乙得$R_x=40Ω$，控制电路电压$U=6V$，总电流$I=0.2A$。控制电路中$R_0$与$R_x$并联，根据并联电路电流规律：
$I=\frac{U}{R_0}+\frac{U}{R_x}$
代入数据：$0.2A=\frac{6V}{R_0}+\frac{6V}{40Ω}$，解得$R_0=120Ω$。
(3) 吹热风时总功率$P_热=120W$，吹冷风时功率$P_冷=20W$，电热丝功率$P_丝=P_热-P_冷=120W-20W=100W$。工作电路电压$U_工=220V$，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电热丝阻值：
$R_丝=\frac{U_工^2}{P_丝}=\frac{(220V)^2}{100W}=484Ω$。
【答案】
(1) 电路连接如图（对应参考答案的）；(2) $R_0=120Ω$；(3) 电热丝阻值为484Ω。
【知识点】
电磁继电器应用，欧姆定律，电功率计算
【点评】
本题结合自动控制电路与电学计算，需明确控制电路和工作电路的工作原理，掌握并联电路特点和电功率公式的应用，考查学生的综合分析能力，难度适中。
【难度系数】
0.5