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5. (无锡惠山期末)阅读短文,回答问题。
综合实践活动——认识相对湿度
【提出问题】冬季的空气变得干燥,我们常利用加湿器保持室内合理的相对湿度,使得空气湿润,这有利于身体健康。加湿器的工作原理是什么?什么是相对湿度,我们如何测量相对湿度?
【自主学习】加湿器以体积小、静音、加湿均匀等优点而深受用户喜爱。如图甲所示是某款超声波加湿器,由振源每分钟向水箱中发射$9×10^{6}$次高频振荡形成超声波,利用超声波将水朝四周打散成直径为3～$5\ μ \mathrm{m}$的细小水雾颗粒,再由风扇将水雾从出气口送出,最终房间空气中的水蒸气变多,从而增加了空气的湿润程度。该加湿器正常工作1 h,能雾化水的体积为800 mL。
空气中容纳水蒸气的量是有一定限度的,当含量达到最大值时,称作饱和水蒸气量,温度越高,饱和水蒸气量也越大。物理学中将某一温度下,空气中水蒸气量与饱和水蒸气量的比值叫作空气的相对湿度,用百分数表示。相对湿度越大,水蒸发得越慢。
【制作装置】小明制作了“干湿球湿度计”,用来测定空气的相对湿度。他将两支相同的温度计并列固定在纸板上,一支用湿棉布裹住玻璃泡,称为湿球温度计;另一支玻璃泡裸露,称为干球温度计。根据老师在课堂上所给的数据,小明将室温、相对湿度、干湿球温度计示数差的关系(下表)写在纸板上。
【设计并完成实验】星期天,小明在7:00～19:00之间每隔1 h记录一次干、湿球温度计的示数,并根据上表查出房间内空气的相对湿度。中午12:00干、湿球温度计的示数分别为$25\ °\mathrm{C}$、$23\ °\mathrm{C}$,傍晚18:00干、湿球温度计的示数分别为$15\ °\mathrm{C}$、$12\ °\mathrm{C}$,小明没能在表中查出相对湿度的值。
【交流评价】小明与同学们进行了交流,特别讨论了星期天中午与傍晚相对湿度的大小关系。
(1) 关于加湿器和干湿球温度计,下列说法正确的是。
A. 加湿器利用紫外线实现遥控功能
B. 干湿球温度计的湿泡要密封起来
C. 人耳能听到加湿器工作时水的振动声
D. 干湿球温度计示数差越大说明空气越干燥
(2) 如图甲所示的加湿器,产生超声波的频率为$\mathrm{Hz}$。已知某气温下$1\ \mathrm{m}^{3}$的空气中最多能容纳8 g水蒸气,如果此时空气中实际水蒸气含量为6 g,那么空气的相对湿度为$\%$。
(3) 读数时,我们能够看到变粗的温度计液柱,这是因为温度计的玻璃外壁相当于一个透镜,它与(填“近视”或“远视”)眼镜对光线所起的作用相同。用风扇对准干湿球温度计吹风时,以湿球温度计液面为参照物,干球温度计液柱将(填“上升”或“下降”)。
(4) 如图乙所示,干湿球温度计的玻璃泡部分已被遮挡,(填“A”或“B”)是湿球温度计,此时空气的相对湿度为$\%$;综合分析可以知道,星期天傍晚时空气的相对湿度(填“大于”“等于”或“小于”)中午时空气的相对湿度。
综合实践活动——认识相对湿度
【提出问题】冬季的空气变得干燥,我们常利用加湿器保持室内合理的相对湿度,使得空气湿润,这有利于身体健康。加湿器的工作原理是什么?什么是相对湿度,我们如何测量相对湿度?
【自主学习】加湿器以体积小、静音、加湿均匀等优点而深受用户喜爱。如图甲所示是某款超声波加湿器,由振源每分钟向水箱中发射$9×10^{6}$次高频振荡形成超声波,利用超声波将水朝四周打散成直径为3～$5\ μ \mathrm{m}$的细小水雾颗粒,再由风扇将水雾从出气口送出,最终房间空气中的水蒸气变多,从而增加了空气的湿润程度。该加湿器正常工作1 h,能雾化水的体积为800 mL。
空气中容纳水蒸气的量是有一定限度的,当含量达到最大值时,称作饱和水蒸气量,温度越高,饱和水蒸气量也越大。物理学中将某一温度下,空气中水蒸气量与饱和水蒸气量的比值叫作空气的相对湿度,用百分数表示。相对湿度越大,水蒸发得越慢。
【制作装置】小明制作了“干湿球湿度计”,用来测定空气的相对湿度。他将两支相同的温度计并列固定在纸板上,一支用湿棉布裹住玻璃泡,称为湿球温度计;另一支玻璃泡裸露,称为干球温度计。根据老师在课堂上所给的数据,小明将室温、相对湿度、干湿球温度计示数差的关系(下表)写在纸板上。
【设计并完成实验】星期天,小明在7:00～19:00之间每隔1 h记录一次干、湿球温度计的示数,并根据上表查出房间内空气的相对湿度。中午12:00干、湿球温度计的示数分别为$25\ °\mathrm{C}$、$23\ °\mathrm{C}$,傍晚18:00干、湿球温度计的示数分别为$15\ °\mathrm{C}$、$12\ °\mathrm{C}$,小明没能在表中查出相对湿度的值。
【交流评价】小明与同学们进行了交流,特别讨论了星期天中午与傍晚相对湿度的大小关系。
(1) 关于加湿器和干湿球温度计,下列说法正确的是。
A. 加湿器利用紫外线实现遥控功能
B. 干湿球温度计的湿泡要密封起来
C. 人耳能听到加湿器工作时水的振动声
D. 干湿球温度计示数差越大说明空气越干燥
(2) 如图甲所示的加湿器,产生超声波的频率为$\mathrm{Hz}$。已知某气温下$1\ \mathrm{m}^{3}$的空气中最多能容纳8 g水蒸气,如果此时空气中实际水蒸气含量为6 g,那么空气的相对湿度为$\%$。
(3) 读数时,我们能够看到变粗的温度计液柱,这是因为温度计的玻璃外壁相当于一个透镜,它与(填“近视”或“远视”)眼镜对光线所起的作用相同。用风扇对准干湿球温度计吹风时,以湿球温度计液面为参照物,干球温度计液柱将(填“上升”或“下降”)。
(4) 如图乙所示,干湿球温度计的玻璃泡部分已被遮挡,(填“A”或“B”)是湿球温度计,此时空气的相对湿度为$\%$;综合分析可以知道,星期天傍晚时空气的相对湿度(填“大于”“等于”或“小于”)中午时空气的相对湿度。
答案
D
$1.5×10^5$
75
远视
上升
B
74
小于
$1.5×10^5$
75
远视
上升
B
74
小于
解析
【分析】
本题围绕相对湿度、加湿器、干湿球温度计等生活实例，考查声学、热学相关知识。解题思路如下：
1. 第(1)题：逐一分析选项，结合超声波特点、干湿球温度计结构与原理、相对湿度与干湿球温差的关系判断正误；
2. 第(2)题：频率为每秒振动次数，将每分钟振动次数换算为每秒次数；相对湿度为实际水蒸气量与饱和水蒸气量的比值乘以100%；
3. 第(3)题：温度计玻璃外壁为凸透镜，远视眼镜是凸透镜，据此判断；根据参照物定义，分析干球液柱相对于湿球液面的位置变化；
4. 第(4)题：湿球温度计因蒸发吸热温度更低，示数更小，据此判断湿球；根据干湿球温度差查相对湿度，结合相对湿度与蒸发的关系比较中午和傍晚的相对湿度。
【解析】
(1) 选项分析：
A. 加湿器利用超声波工作，与紫外线遥控无关，错误；
B. 干湿球温度计的湿球需用湿棉布包裹，并非密封，错误；
C. 超声波频率高于20000Hz，人耳无法听到，错误；
D. 干湿球温度计示数差越大，说明湿球水分蒸发越快，空气越干燥，正确。故选D。
(2) 频率计算：振源每分钟振动$9×10^6$次，每秒振动次数$f=\frac{9×10^6}{60}=1.5×10^5\,\mathrm{Hz}$；
相对湿度：$\mathrm{相对湿度}=\frac{\mathrm{实际水蒸气量}}{\mathrm{饱和水蒸气量}}×100\%=\frac{6\,\mathrm{g}}{8\,\mathrm{g}}×100\%=75\%$。
(3) 温度计玻璃外壁中间厚边缘薄，相当于凸透镜，远视眼镜为凸透镜，故填“远视”；
以湿球温度计液面为参照物，干球温度计液柱位置更高，因此液柱将“上升”。
(4) 湿球温度计因水分蒸发吸热，温度低于干球，示数更小，故B是湿球温度计；根据干湿球温度差对应关系，此时相对湿度为74%；相对湿度越大，水蒸发越慢，中午干湿球温差小（2℃），傍晚温差大（3℃），说明傍晚水蒸发更快，相对湿度更小，故傍晚相对湿度小于中午。
【答案】
D；$1.5×10^5$；75；远视；上升；B；74；小于
【知识点】
超声波、相对湿度、温度计原理
【点评】
本题结合生活中的加湿器、干湿球温度计实例，综合考查声学、热学核心概念，要求学生将理论与实际应用结合，需准确理解物理量定义及相互关系，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕相对湿度、加湿器、干湿球温度计等生活实例，考查声学、热学相关知识。解题思路如下：
1. 第(1)题：逐一分析选项，结合超声波特点、干湿球温度计结构与原理、相对湿度与干湿球温差的关系判断正误；
2. 第(2)题：频率为每秒振动次数，将每分钟振动次数换算为每秒次数；相对湿度为实际水蒸气量与饱和水蒸气量的比值乘以100%；
3. 第(3)题：温度计玻璃外壁为凸透镜，远视眼镜是凸透镜，据此判断；根据参照物定义，分析干球液柱相对于湿球液面的位置变化；
4. 第(4)题：湿球温度计因蒸发吸热温度更低，示数更小，据此判断湿球；根据干湿球温度差查相对湿度，结合相对湿度与蒸发的关系比较中午和傍晚的相对湿度。
【解析】
(1) 选项分析：
A. 加湿器利用超声波工作，与紫外线遥控无关，错误；
B. 干湿球温度计的湿球需用湿棉布包裹，并非密封，错误；
C. 超声波频率高于20000Hz，人耳无法听到，错误；
D. 干湿球温度计示数差越大，说明湿球水分蒸发越快，空气越干燥，正确。故选D。
(2) 频率计算：振源每分钟振动$9×10^6$次，每秒振动次数$f=\frac{9×10^6}{60}=1.5×10^5\,\mathrm{Hz}$；
相对湿度：$\mathrm{相对湿度}=\frac{\mathrm{实际水蒸气量}}{\mathrm{饱和水蒸气量}}×100\%=\frac{6\,\mathrm{g}}{8\,\mathrm{g}}×100\%=75\%$。
(3) 温度计玻璃外壁中间厚边缘薄，相当于凸透镜，远视眼镜为凸透镜，故填“远视”；
以湿球温度计液面为参照物，干球温度计液柱位置更高，因此液柱将“上升”。
(4) 湿球温度计因水分蒸发吸热，温度低于干球，示数更小，故B是湿球温度计；根据干湿球温度差对应关系，此时相对湿度为74%；相对湿度越大，水蒸发越慢，中午干湿球温差小（2℃），傍晚温差大（3℃），说明傍晚水蒸发更快，相对湿度更小，故傍晚相对湿度小于中午。
【答案】
D；$1.5×10^5$；75；远视；上升；B；74；小于
【知识点】
超声波、相对湿度、温度计原理
【点评】
本题结合生活中的加湿器、干湿球温度计实例，综合考查声学、热学核心概念，要求学生将理论与实际应用结合，需准确理解物理量定义及相互关系，难度适中。
【难度系数】
0.6
