32.(8分)某项目化小组设计了一款阴雨天能自动收衣的装置,其电路图如图甲所示(收衣装置图中未画出)。当空气相对湿度达到一定值时,电动机M工作,完成收衣工作。已知电压$U_1$为6V,滑动变阻器$R_1$的规格为“200Ω 1A”,$R_2$为湿敏电阻。当通过电磁铁线圈(线圈电阻不计)的电流达到30mA时,衔铁刚好被吸下。

(1)要满足上述项目要求,应选择图乙中的湿敏电阻(填“A”或“B”)。
(2)利用选择的器材,组装好电路后开始测试。要使装置在空气相对湿度达到80%时自动收衣,需要将滑动变阻器的滑片P移至阻值多大处?
(3)如表所示为为自动收衣装置设计的评价表。根据评价表,请对这款自动收衣装置进行评价,并说明理由。。

(1)要满足上述项目要求,应选择图乙中的湿敏电阻(填“A”或“B”)。
(2)利用选择的器材,组装好电路后开始测试。要使装置在空气相对湿度达到80%时自动收衣,需要将滑动变阻器的滑片P移至阻值多大处?
(3)如表所示为为自动收衣装置设计的评价表。根据评价表,请对这款自动收衣装置进行评价,并说明理由。。
答案
A
合格;根据指标一,阴雨天湿度变大,
湿敏电阻的阻值变小,控制电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,衔铁被吸下,工作电路闭合,电动机工作,所以阴雨天能自动收衣(或“合格;根据指标二,可以通过移动滑动变阻器的滑片来调节控制电路中的电流大小,从而改变收衣的湿度要求,所以收衣时的湿度可调节”,合理即可)
解:(2)当空气相对湿度达到80\%时,湿敏电阻A的阻值为$30\ \mathrm {Ω}$。
当通过电磁铁线圈(线圈电阻不计)的电流达到$30\ \mathrm {mA}$时,
衔铁刚好被吸下,需使控制电路中的电流
$I=30\ \mathrm {mA}=0.03\ \mathrm {A}$,
已知$U_{1}$为$6\ \mathrm {V}$,则控制电路中的总电阻
$R_{总}=\frac {U_{1}}{I}=\frac {6\ \mathrm {V}}{0.03\ \mathrm {A}}=200\ \mathrm {Ω}$,
根据串联电路的电阻特点可得,
$R_{1}=R_{总}-R_{2}=200\ \mathrm {Ω}-30\ \mathrm {Ω}=170\ \mathrm {Ω}$,
即需要将滑动变阻器的滑片P 移至阻值$170\ \mathrm {Ω}$处。
合格;根据指标一,阴雨天湿度变大,
湿敏电阻的阻值变小,控制电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,衔铁被吸下,工作电路闭合,电动机工作,所以阴雨天能自动收衣(或“合格;根据指标二,可以通过移动滑动变阻器的滑片来调节控制电路中的电流大小,从而改变收衣的湿度要求,所以收衣时的湿度可调节”,合理即可)
解:(2)当空气相对湿度达到80\%时,湿敏电阻A的阻值为$30\ \mathrm {Ω}$。
当通过电磁铁线圈(线圈电阻不计)的电流达到$30\ \mathrm {mA}$时,
衔铁刚好被吸下,需使控制电路中的电流
$I=30\ \mathrm {mA}=0.03\ \mathrm {A}$,
已知$U_{1}$为$6\ \mathrm {V}$,则控制电路中的总电阻
$R_{总}=\frac {U_{1}}{I}=\frac {6\ \mathrm {V}}{0.03\ \mathrm {A}}=200\ \mathrm {Ω}$,
根据串联电路的电阻特点可得,
$R_{1}=R_{总}-R_{2}=200\ \mathrm {Ω}-30\ \mathrm {Ω}=170\ \mathrm {Ω}$,
即需要将滑动变阻器的滑片P 移至阻值$170\ \mathrm {Ω}$处。
解析
【分析】
要解决本题,需分三步梳理思路:
1. 第一问选湿敏电阻:根据题意,湿度达到一定值时控制电路电流需达30mA使衔铁吸下,阴雨天湿度大时要让电流增大,说明湿度越大湿敏电阻阻值越小,据此判断选A。
2. 第二问计算滑动变阻器阻值:控制电路为R₁与湿敏电阻串联,已知电源电压、临界电流,先由欧姆定律算总电阻,再减去对应湿度下湿敏电阻的阻值,得到滑动变阻器阻值。
3. 第三问评价:结合装置功能,判断是否满足自动收衣或湿度调节要求,给出合理评价。
【解析】
(1) 当空气湿度增大时,控制电路需电流增大才能使衔铁吸下,因此湿度越大湿敏电阻阻值应越小,符合该特性的是湿敏电阻A,故选择A。
(2) 已知控制电路电源电压U₁=6V,临界电流I=30mA=0.03A,根据欧姆定律I=U/R,控制电路总电阻:
R总 = U₁/I = 6V / 0.03A = 200Ω;
当相对湿度为80%时,湿敏电阻A的阻值R₂=30Ω,因串联电路总电阻等于各电阻之和,所以滑动变阻器阻值:
R₁ = R总 - R₂ = 200Ω - 30Ω = 170Ω。
(3) 该装置合格。理由:阴雨天湿度变大时,湿敏电阻阻值变小,控制电路电流增大,电磁铁磁性增强,衔铁被吸下,电动机工作完成收衣,满足自动收衣的要求;或可通过调节滑动变阻器改变收衣的湿度阈值,功能合理。
【答案】A;合格;170Ω
【知识点】电磁继电器、欧姆定律、串联电路电阻规律
【点评】本题结合自动收衣装置的实际场景,考查电磁继电器的工作原理、欧姆定律及串联电路的应用,注重物理知识与生活实际的结合,难度适中,需学生理解电路工作逻辑并掌握相关计算。
【难度系数】0.5
要解决本题,需分三步梳理思路:
1. 第一问选湿敏电阻:根据题意,湿度达到一定值时控制电路电流需达30mA使衔铁吸下,阴雨天湿度大时要让电流增大,说明湿度越大湿敏电阻阻值越小,据此判断选A。
2. 第二问计算滑动变阻器阻值:控制电路为R₁与湿敏电阻串联,已知电源电压、临界电流,先由欧姆定律算总电阻,再减去对应湿度下湿敏电阻的阻值,得到滑动变阻器阻值。
3. 第三问评价:结合装置功能,判断是否满足自动收衣或湿度调节要求,给出合理评价。
【解析】
(1) 当空气湿度增大时,控制电路需电流增大才能使衔铁吸下,因此湿度越大湿敏电阻阻值应越小,符合该特性的是湿敏电阻A,故选择A。
(2) 已知控制电路电源电压U₁=6V,临界电流I=30mA=0.03A,根据欧姆定律I=U/R,控制电路总电阻:
R总 = U₁/I = 6V / 0.03A = 200Ω;
当相对湿度为80%时,湿敏电阻A的阻值R₂=30Ω,因串联电路总电阻等于各电阻之和,所以滑动变阻器阻值:
R₁ = R总 - R₂ = 200Ω - 30Ω = 170Ω。
(3) 该装置合格。理由:阴雨天湿度变大时,湿敏电阻阻值变小,控制电路电流增大,电磁铁磁性增强,衔铁被吸下,电动机工作完成收衣,满足自动收衣的要求;或可通过调节滑动变阻器改变收衣的湿度阈值,功能合理。
【答案】A;合格;170Ω
【知识点】电磁继电器、欧姆定律、串联电路电阻规律
【点评】本题结合自动收衣装置的实际场景,考查电磁继电器的工作原理、欧姆定律及串联电路的应用,注重物理知识与生活实际的结合,难度适中,需学生理解电路工作逻辑并掌握相关计算。
【难度系数】0.5
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