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9. 某生态园在花棚里安装了自动浇水和喷雾系统，图甲为其简化后的电路图。浇水系统的开关$S_2$是电子时控开关，每天上午$7:00—7:15$、中午$12:00—12:15$、下午$17:00—17:15$会自动闭合，启动浇水系统对花卉进行浇淋。喷雾系统用于调节空气湿度，其控制电路中电源电压$U = 12\ V$，$R$为装在探头上的湿敏电阻，其阻值随相对湿度$\varphi$(空气中含有水蒸气的百分比，单位为$\% RH$)变化的图像如图乙所示。当控制电路的电流达到$0.04\ A$时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到$0.03\ A$时，衔铁被释放。
(1)随着花棚内空气湿度减小，控制电路的电流会(选填“变大”“变小”或“不变”)，图甲中喷雾系统的$C$点应连接(选填“$A$”或“$B$”)点，浇水系统和喷雾系统的连接方式是联。
(2)如果花棚的湿度小于$50\%$时，喷雾系统启动，则$R_0$的阻值为$\Omega$；当花棚湿度到达时，喷雾系统停止工作。当长时间使用以后，控制电路的电池电压$U$会，这时花棚所控制的最高湿度会(选填“上升”“下降”或“不变”)。
(1)随着花棚内空气湿度减小，控制电路的电流会(选填“变大”“变小”或“不变”)，图甲中喷雾系统的$C$点应连接(选填“$A$”或“$B$”)点，浇水系统和喷雾系统的连接方式是联。
(2)如果花棚的湿度小于$50\%$时，喷雾系统启动，则$R_0$的阻值为$\Omega$；当花棚湿度到达时，喷雾系统停止工作。当长时间使用以后，控制电路的电池电压$U$会，这时花棚所控制的最高湿度会(选填“上升”“下降”或“不变”)。
答案
变小
A
并
250
70%
降低
上升
A
并
250
70%
降低
上升
解析
【解析】
(1) 由图乙可知，空气湿度减小，湿敏电阻$R$的阻值变大，控制电路总电阻变大，电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路的电流会变小；当空气湿度减小需要启动喷雾系统时，控制电路电流较小，衔铁释放，此时喷雾系统工作，因此$C$点应连接$A$点；浇水系统和喷雾系统各自独立工作、互不影响，连接方式为并联。
(2) 当花棚湿度为$50\%$时，由图乙得湿敏电阻$R=50\ \Omega$，此时控制电路电流$I_1=0.04\ A$，根据欧姆定律，控制电路总电阻$R_{总1}=\frac{U}{I_1}=\frac{12\ V}{0.04\ A}=300\ \Omega$，则$R_0=R_{总1}-R=300\ \Omega -50\ \Omega=250\ \Omega$；当控制电路电流减小到$I_2=0.03\ A$时，衔铁释放，喷雾系统停止工作，此时总电阻$R_{总2}=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ V}{0.03\ A}=400\ \Omega$，湿敏电阻$R'=R_{总2}-R_0=400\ \Omega -250\ \Omega=150\ \Omega$，由图乙知对应的湿度为$70\%$；长时间使用后，控制电路电池电压$U$会降低，根据$R=\frac{U}{I}$，要达到衔铁吸合或释放的电流，总电阻需减小，即湿敏电阻$R$的阻值更小，对应湿度更大，因此花棚所控制的最高湿度会上升。
【答案】
(1) 变小；$A$；并
(2) $250$；$70\%$；降低；上升
【知识点】
欧姆定律的应用；并联电路的特点；继电器工作原理
【点评】
本题结合实际生活电路，综合考查欧姆定律、并联电路特点及继电器的工作原理，需结合图像分析湿敏电阻的阻值变化，理解衔铁吸合与释放的电流条件，对分析能力要求较高。
【难度系数】
0.6
(1) 由图乙可知，空气湿度减小，湿敏电阻$R$的阻值变大，控制电路总电阻变大，电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，控制电路的电流会变小；当空气湿度减小需要启动喷雾系统时，控制电路电流较小，衔铁释放，此时喷雾系统工作，因此$C$点应连接$A$点；浇水系统和喷雾系统各自独立工作、互不影响，连接方式为并联。
(2) 当花棚湿度为$50\%$时，由图乙得湿敏电阻$R=50\ \Omega$，此时控制电路电流$I_1=0.04\ A$，根据欧姆定律，控制电路总电阻$R_{总1}=\frac{U}{I_1}=\frac{12\ V}{0.04\ A}=300\ \Omega$，则$R_0=R_{总1}-R=300\ \Omega -50\ \Omega=250\ \Omega$；当控制电路电流减小到$I_2=0.03\ A$时，衔铁释放，喷雾系统停止工作，此时总电阻$R_{总2}=\frac{U}{I_2}=\frac{12\ V}{0.03\ A}=400\ \Omega$，湿敏电阻$R'=R_{总2}-R_0=400\ \Omega -250\ \Omega=150\ \Omega$，由图乙知对应的湿度为$70\%$；长时间使用后，控制电路电池电压$U$会降低，根据$R=\frac{U}{I}$，要达到衔铁吸合或释放的电流，总电阻需减小，即湿敏电阻$R$的阻值更小，对应湿度更大，因此花棚所控制的最高湿度会上升。
【答案】
(1) 变小；$A$；并
(2) $250$；$70\%$；降低；上升
【知识点】
欧姆定律的应用；并联电路的特点；继电器工作原理
【点评】
本题结合实际生活电路，综合考查欧姆定律、并联电路特点及继电器的工作原理，需结合图像分析湿敏电阻的阻值变化，理解衔铁吸合与释放的电流条件，对分析能力要求较高。
【难度系数】
0.6
10. 某智能扫地机器人(图甲)可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒，其部分工作原理如图乙所示。控制电路电源电压$U$为$4.5\ V$，定值电阻$R_0 = 12\ \Omega$，$R$为光敏电阻，其阻值随光照强度$E$(单位：cd)的变化如图丙所示。该智能扫地机器人部分工作参数如表所示(注：电池容量指工作电流与工作总时间的乘积)。
(1)当地面灰尘增多时，照射到光敏电阻上的光照强度减弱，$B$触头与静触头
(2)当剩余电量减少为电池总容量的$20\%$时，机器人会主动寻找充电器充电。从充满电后开始工作，到主动寻找充电器期间的电容量，能持续供应该机器人正常工作多少小时?
(3)若电压表示数小于或等于$3\ V$时，电动机开始工作。求电压表示数为$3\ V$时，光照强度为多少?
(1)当地面灰尘增多时，照射到光敏电阻上的光照强度减弱，$B$触头与静触头
A
(选填“$A$”或“$C$”)接触，则电动机工作；反之，则指示灯亮，从而达到自动控制的目的。(2)当剩余电量减少为电池总容量的$20\%$时，机器人会主动寻找充电器充电。从充满电后开始工作，到主动寻找充电器期间的电容量，能持续供应该机器人正常工作多少小时?
(3)若电压表示数小于或等于$3\ V$时，电动机开始工作。求电压表示数为$3\ V$时，光照强度为多少?
答案
A
解：$(2)W_{ }=U_{ }I_{ }t={ 12 }\ \text {V}×{ 2.5 }\ \text {A}×{ 3600 }\ \text {s}={ 1.08×10^5 }\ \text {J}$
$t=\frac {W'}P=\frac {{ (1-20\%)×1.08×10^5 }\ \text {J}}{{ 30 }\ \text {W}}={ 2880 }\ \text {s}=0.8\ \text {h}$
$(3)I_{ }=\frac {U_{ 0}}{R_{ 0}}=\frac {{ 3 }\ \text {V}}{{ 12 }Ω}={ 0.25 }\ \text {A}$
$R_{ }=\frac {U_{R }}{I_{ }}=\frac {{ (4.5-3) }\ \text {V}}{{ 0.25 }\ \text {A}}={ 6 }Ω$
有图丙可知，光照强度为$3\ \text {cd}$
解：$(2)W_{ }=U_{ }I_{ }t={ 12 }\ \text {V}×{ 2.5 }\ \text {A}×{ 3600 }\ \text {s}={ 1.08×10^5 }\ \text {J}$
$t=\frac {W'}P=\frac {{ (1-20\%)×1.08×10^5 }\ \text {J}}{{ 30 }\ \text {W}}={ 2880 }\ \text {s}=0.8\ \text {h}$
$(3)I_{ }=\frac {U_{ 0}}{R_{ 0}}=\frac {{ 3 }\ \text {V}}{{ 12 }Ω}={ 0.25 }\ \text {A}$
$R_{ }=\frac {U_{R }}{I_{ }}=\frac {{ (4.5-3) }\ \text {V}}{{ 0.25 }\ \text {A}}={ 6 }Ω$
有图丙可知，光照强度为$3\ \text {cd}$
解析
【解析】
(1) 当地面灰尘增多，光照强度减弱，由图丙可知光敏电阻$R$的阻值增大，控制电路总电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁释放，$B$触头与静触头$A$接触，电动机工作。
(2) 电池总储存电能：$W = U_{\mathrm{额}}It = 12\ \mathrm{V} × 2.5\ \mathrm{A} × 3600\ \mathrm{s} = 1.08 × 10^5\ \mathrm{J}$，
可消耗的电能：$W' = (1 - 20\%)W = 0.8 × 1.08 × 10^5\ \mathrm{J} = 8.64 × 10^4\ \mathrm{J}$，
持续工作时间：$t = \frac{W'}{P_{\mathrm{额}}} = \frac{8.64 × 10^4\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{W}} = 2880\ \mathrm{s} = 0.8\ \mathrm{h}$。
(3) 控制电路中，$R_0$与$R$串联，电压表示数为$3\ \mathrm{V}$时，电路电流：$I = \frac{U_0}{R_0} = \frac{3\ \mathrm{V}}{12\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$，
光敏电阻两端电压：$U_R = U - U_0 = 4.5\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V} = 1.5\ \mathrm{V}$，
光敏电阻阻值：$R = \frac{U_R}{I} = \frac{1.5\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}} = 6\ \Omega$，
由图丙可知，此时光照强度为$3\ \mathrm{cd}$。
【答案】
(1) $A$
(2) $0.8$小时
(3) $3\ \mathrm{cd}$
【知识点】
电磁继电器的应用、电能与电功率计算、欧姆定律的应用
【点评】
本题结合智能扫地机器人考查电磁继电器、电能计算和欧姆定律的综合应用，需结合图像和表格信息分析，注重物理知识在生活中的实际应用。
【难度系数】
0.6
(1) 当地面灰尘增多，光照强度减弱，由图丙可知光敏电阻$R$的阻值增大，控制电路总电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁释放，$B$触头与静触头$A$接触，电动机工作。
(2) 电池总储存电能：$W = U_{\mathrm{额}}It = 12\ \mathrm{V} × 2.5\ \mathrm{A} × 3600\ \mathrm{s} = 1.08 × 10^5\ \mathrm{J}$，
可消耗的电能：$W' = (1 - 20\%)W = 0.8 × 1.08 × 10^5\ \mathrm{J} = 8.64 × 10^4\ \mathrm{J}$，
持续工作时间：$t = \frac{W'}{P_{\mathrm{额}}} = \frac{8.64 × 10^4\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{W}} = 2880\ \mathrm{s} = 0.8\ \mathrm{h}$。
(3) 控制电路中，$R_0$与$R$串联，电压表示数为$3\ \mathrm{V}$时，电路电流：$I = \frac{U_0}{R_0} = \frac{3\ \mathrm{V}}{12\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$，
光敏电阻两端电压：$U_R = U - U_0 = 4.5\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V} = 1.5\ \mathrm{V}$，
光敏电阻阻值：$R = \frac{U_R}{I} = \frac{1.5\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}} = 6\ \Omega$，
由图丙可知，此时光照强度为$3\ \mathrm{cd}$。
【答案】
(1) $A$
(2) $0.8$小时
(3) $3\ \mathrm{cd}$
【知识点】
电磁继电器的应用、电能与电功率计算、欧姆定律的应用
【点评】
本题结合智能扫地机器人考查电磁继电器、电能计算和欧姆定律的综合应用，需结合图像和表格信息分析，注重物理知识在生活中的实际应用。
【难度系数】
0.6
