题目内容
【题目】如图甲为一个超声波加湿器,如图乙为其内部湿度监测装置的简化电路图.已知电源电压为12V,定值电阻R0的阻值为30Ω,电流表的量程为0~200mA,电压表的量程为0~9V.湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图象如图丙所示,其阻值最大为120Ω(图中未画出).则在电路安全工作的前提下,计算可得出( )
A.R的电流最小值为80mA
B.R的电功率最大值为0.9W
C.R0的电功率最小值为0.3W
D.装置能监测湿度最大值为90%
【答案】C
【解析】解:由图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流; A、若湿敏电阻R的阻值最大为120Ω,此时电路中的电流最小,
则此时最大总电阻:R总=R0+R最大=30Ω+120Ω=150Ω,
所以最小电流为I最小= = =0.08A=80mA;
此时湿敏电阻R两端的电压:UR=I最小R最大=0.08A×120Ω=9.6V>9V,
由于电压表量程为0~9V,则电流为80mA时湿敏电阻R两端的电压会超过电压表的量程,所以电路中的最小电流不能为80mA,故A错误;
B、由欧姆定律可得,电路中的电流I= ,
则湿敏电阻R的电功率:
PR=I2R=( )2R= = = ,
所以,当R=R0=30Ω时,R的电功率PR最大,则PR最大= = =1.2W,故B错误;
C、根据串联电路的分压原理可知,湿敏电阻R的阻值越大,其两端的电压也越大,由于电压表量程为0~9V,则湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,此时湿敏电阻R的阻值最大,电路中的电流最小;
则根据串联电路总电压等于各电阻两端的电压之和可知,R0两端的电压:
U0最小=U﹣UR最大=12V﹣9V=3V,
则R0的最小电功率:P0最小= = =0.3W,故C正确;
D、湿敏电阻R两端的电压最大为9V,电路中的电流:I最小= = =0.1A,
根据欧姆定律可知,R的最大电阻为:
R最大= = =90Ω;
由图乙可知能监测湿度的最大值为80%,故D错误.
故选C.
【考点精析】认真审题,首先需要了解欧姆定律及其应用(欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)),还要掌握电功率的计算公式(计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R)的相关知识才是答题的关键.