17. 新趋势 项目式学习 [2025嘉兴南湖校级期末]以下是某项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。
【项目名称】“设计自动折叠伞控制系统”
【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地(如图甲)中讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。
【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机$\mathrm{M}_1$转动，折叠伞展开。
【项目设计】根据要求设计如图乙所示的电路图。
【器材选择】电磁继电器(线圈电流$≥ 0.05\ \mathrm{A}$时，衔铁被吸住，线圈电阻不计)、控制电路电源电压$U_1$为$6\ \mathrm{V}$、滑动变阻器$R_1$的规格为“$1\ \mathrm{A}\ \ 200\ \Omega$”、电流表、电动机$\mathrm{M}_1$、湿敏电阻$R_2$、开关、导线等。

(1) 要满足上述项目要求，他们应该选择的湿敏电阻是下表中的(填字母)。

(2) 将滑片$P$恰好移至中点时，该款自动折叠伞在空气相对湿度达到多少时会自动展开？(请通过计算说明)
(3) 请你结合上述信息和所学知识，写出整个电路系统在实际运用时需要改进的一个方面：。

17.（1）A （2）控制电路电源电压$U_1=6\ \mathrm{V}$，工作电流$I=0.05\ \mathrm{A}$，此时电路的总电阻$R=\frac{U_1}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=120\ \Omega$，滑片P恰好移至中点时，$R_1=100\ \Omega$；则湿敏电阻的阻值$R_2=R-R_1=120\ \Omega-100\ \Omega=20\ \Omega$，对照表格，空气相对湿度为90% （3）在电路中增加一个折叠伞打开后电路自动断开的开关(合理即可)
解析:(1) 当空气相对湿度达到一定程度时,工作电路中的电动机$\mathrm{M}_1$转动,折叠伞展开,相对湿度增大使得电流变大,磁性增强,衔铁被吸住,使得$\mathrm{S}_2$闭合,说明湿敏电阻随着相对湿度增大,电阻变小,电流变大,故A符合要求。(3) 当相对湿度增大到一定程度,电动机启动,但电动机启动后一直通电,折叠伞展开后,电动机应该停止工作,这是电路的一个缺陷,需要增加一个折叠伞打开后电路自动断开的开关。

【分析】
本题围绕自动折叠伞控制系统展开，解题思路如下：（1）需根据控制电路的工作条件（湿度足够时电流达0.05A），结合欧姆定律判断湿敏电阻的特性（湿度越大电阻越小），选出符合要求的型号；（2）利用欧姆定律计算控制电路电流达0.05A时的总电阻，减去滑动变阻器中点的电阻，得到湿敏电阻阻值，对应表格中的湿度值；（3）从实际运用的合理性出发，考虑电动机持续工作的问题，提出电路改进方案。
【解析】
（1）根据项目要求，当空气相对湿度达到一定程度时，控制电路电流需达到0.05A，电磁继电器衔铁被吸，工作电路接通。由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路电源电压$U_1=6\ \mathrm{V}$不变，电流越大，总电阻越小，因此湿敏电阻应随相对湿度增大而阻值减小，故选择型号A。
（2）当控制电路电流$I=0.05\ \mathrm{A}$时，总电阻$R=\frac{U_1}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.05\ \mathrm{A}}=120\ \Omega$；滑片移至中点时，滑动变阻器接入电阻$R_1=\frac{200\ \Omega}{2}=100\ \Omega$；则湿敏电阻$R_2=R-R_1=120\ \Omega-100\ \Omega=20\ \Omega$，对照表格可知，此时空气相对湿度为90%。
（3）实际运用中，电动机启动后若持续通电会浪费电能，因此可在电路中增加一个折叠伞打开后电路自动断开的开关（合理即可）。
【答案】
（1）A；（2）90%；（3）在电路中增加一个折叠伞打开后电路自动断开的开关（合理即可）
【知识点】
电磁继电器、欧姆定律、电路设计
【点评】
本题以项目式学习为背景，将物理知识应用于实际生活，考查电磁继电器的工作原理、欧姆定律的计算及电路改进，注重理论联系实际，难度适中。
【难度系数】
0.6