Question

【題目】大型玻璃花房?jī)?nèi)都配有自動(dòng)加濕器，如圖甲所示。自動(dòng)加濕器由控制電路和工作電路兩部分組成（圖乙）。在控制電路中，已知電源電壓恒為12V，R是可調(diào)電阻箱，RH為濕敏電阻，其阻值隨相對(duì)濕度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖丙所示（橫軸為空氣濕度，用百分?jǐn)?shù)表示）。請(qǐng)分析下列問(wèn)題：

（1）加濕器額定功率為0.5kW，加濕一次的時(shí)間是20min，求這段時(shí)間消耗的電能。

（2）當(dāng)電阻箱接入電路中的阻值12Ω時(shí)，控制電路消耗的功率是4.5W，求此時(shí)的空氣濕度。

（3）若a、b兩端電壓必須等于或大于9V時(shí)，控制電路才能啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)。工作人員設(shè)定相對(duì)濕度為30%時(shí)啟動(dòng)加濕器工作，則電阻箱的阻值至少應(yīng)調(diào)到多少？

（4）為了能在較大的濕度值時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)，可采取的措施有哪些？

Answer 1

【答案】（1）6×105J。（2）30%。（3）60Ω；（4）為了能在較大的濕度值時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)，可采取的措施有：可調(diào)小電阻箱的電阻，或減小電源電壓。

【解析】

（1）加濕器額定功率為0.5kW，加濕一次的時(shí)間是20min，這段時(shí)間消耗的電能；

W=Pt=0.5×1000W×20×60s=6×105J；

（2）當(dāng)電阻箱接入電路中的阻值12Ω時(shí)，控制電路消耗的功率是4.5W，

根據(jù)可得，電路的總電阻：=32Ω；

根據(jù)電阻的串聯(lián)，此時(shí)濕敏電阻的阻值：R濕=R總-R箱=32Ω-12Ω=20Ω；

由圖丙知，此時(shí)的空氣濕度為30%；

（3）空氣濕度為30% 時(shí)，R濕=20Ω，若a、b兩端電壓必須等于或大于9V時(shí)，

根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，電路中的電流小于等于：

=0.15A；

則電阻箱的阻值至少應(yīng)調(diào)到：

R箱==60Ω。

（4）根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律可得：

Uab=I′Rab=×Rab，-----①

即Uab=U×-----②

根據(jù)圖知，濕度變大時(shí)，濕敏電阻的阻值變小，因a、b兩端電壓必須等于或大于9V時(shí)，控制電路才能啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)，即在濕敏電阻較小的情況下，a、b兩端電壓Uab不變，

由②知，在電源電壓不變的情況下，故可適當(dāng)調(diào)小電阻箱的電阻；

由②知，在Rab不變時(shí)，因濕敏電阻的阻值變小，變小，故為使Uab不變，可減小電源電壓U，

綜上，為了能在較大的濕度值時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)，可采取的措施有：可調(diào)小電阻箱的電阻，或減小電源電壓。

答：（1）這段時(shí)間消耗的電能為6×105J。

（2）當(dāng)電阻箱接入電路中的阻值12Ω時(shí)，控制電路消耗的功率是4.5W，此時(shí)的空氣濕度30%。

（3）若a、b兩端電壓必須等于或大于9V時(shí)，控制電路才能啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)。工作人員設(shè)定相對(duì)濕度為30%時(shí)啟動(dòng)加濕器工作，則電阻箱的阻值至少應(yīng)調(diào)到60Ω；

（4）為了能在較大的濕度值時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)，可采取的措施有：可調(diào)小電阻箱的電阻，或減小電源電壓。