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“200Ω1A”,$R_2$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
(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
A
(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。
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)
。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】
本题需结合湿敏电阻特性、欧姆定律及电磁铁工作原理解题。第(1)问需根据“湿度增大时控制电路电流需增大”判断湿敏电阻类型;第(2)问利用串联电路规律和欧姆定律计算滑动变阻器阻值;第(3)问结合装置功能评价合理性。
【解析】
(1) 当空气湿度增大时,需控制电路电流达到30mA使衔铁吸合,因此湿度大时湿敏电阻阻值应更小(总电阻小则电流大)。观察图乙,湿敏电阻A的阻值随湿度增大而减小,符合要求,故选A。
(2) 控制电路中,电流需达到$I=30\ \mathrm{mA}=0.03\ \mathrm{A}$,电源电压$U_1=6\ \mathrm{V}$,根据欧姆定律,总电阻$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.03\ \mathrm{A}}=200\ \mathrm{Ω}$。湿度80%时,湿敏电阻A的阻值为$30\ \mathrm{Ω}$,串联电路总电阻等于各电阻之和,故滑动变阻器阻值$R_1=R_{总}-R_2=200\ \mathrm{Ω}-30\ \mathrm{Ω}=170\ \mathrm{Ω}$。
(3) 评价:合格。理由:阴雨天湿度变大,湿敏电阻阻值变小,控制电路电流变大,电磁铁磁性增强,衔铁被吸下,工作电路闭合,电动机工作,实现自动收衣(或可通过移动滑动变阻器滑片调节控制电路电流,改变收衣的湿度要求,湿度可调节)。
【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;170Ω
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻特点、电磁铁的应用
【点评】
本题结合自动收衣装置的实际场景,考查电路分析、欧姆定律计算及电磁铁原理,需理解湿敏电阻的特性,属于中等难度的应用类题目。
【难度系数】
0.5
本题需结合湿敏电阻特性、欧姆定律及电磁铁工作原理解题。第(1)问需根据“湿度增大时控制电路电流需增大”判断湿敏电阻类型;第(2)问利用串联电路规律和欧姆定律计算滑动变阻器阻值;第(3)问结合装置功能评价合理性。
【解析】
(1) 当空气湿度增大时,需控制电路电流达到30mA使衔铁吸合,因此湿度大时湿敏电阻阻值应更小(总电阻小则电流大)。观察图乙,湿敏电阻A的阻值随湿度增大而减小,符合要求,故选A。
(2) 控制电路中,电流需达到$I=30\ \mathrm{mA}=0.03\ \mathrm{A}$,电源电压$U_1=6\ \mathrm{V}$,根据欧姆定律,总电阻$R_{总}=\frac{U_1}{I}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.03\ \mathrm{A}}=200\ \mathrm{Ω}$。湿度80%时,湿敏电阻A的阻值为$30\ \mathrm{Ω}$,串联电路总电阻等于各电阻之和,故滑动变阻器阻值$R_1=R_{总}-R_2=200\ \mathrm{Ω}-30\ \mathrm{Ω}=170\ \mathrm{Ω}$。
(3) 评价:合格。理由:阴雨天湿度变大,湿敏电阻阻值变小,控制电路电流变大,电磁铁磁性增强,衔铁被吸下,工作电路闭合,电动机工作,实现自动收衣(或可通过移动滑动变阻器滑片调节控制电路电流,改变收衣的湿度要求,湿度可调节)。
【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;170Ω
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻特点、电磁铁的应用
【点评】
本题结合自动收衣装置的实际场景,考查电路分析、欧姆定律计算及电磁铁原理,需理解湿敏电阻的特性,属于中等难度的应用类题目。
【难度系数】
0.5
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