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,下列说法正确的是
A. R的电流最小值为80mA
B. 装置能监测湿度最大值为80%
C. R的电功率最小值为0.6W
D. R0的电功率最大值为0.3W
【答案】B
【解析】
由图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,当电压表的示数UR=9V时,R0两端的电压:U0=U-UR=12V-9V=3V,此时电路中的电流:I==0.1A=100mA,湿敏电阻R的阻值:R==90Ω<120Ω,所以,电路中的最小电流为100mA,即通过R电流的最小值为100mA,故A错误;
此时R的阻值最大,测量的湿度最大,由图丙可知,装置能监测湿度最大值为80%,故B正确;
当电路中的电流最大时,R0的电功率最大,由电流表的量程可知,电路的最大电流I大=200mA=0.2A,则R0的电功率最大值:P0大=I大2R0=(0.2A)2×30Ω=1.2W,故D错误;
R的电功率:PR=UI-I2R0=12V×I-I2×30Ω=30(-I2+0.4×I)=30(-I2+0.4Ω×I-0.04W+0.04W)=1.2W-(I-0.2A)2×30Ω,因电路中的电流变化范围为0.1A~0.2A,所以,当I=0.1A时,R消耗的电功率最小,则PR小=1.2W-(I-0.2A)2×30Ω=1.2W-(0.1A-0.2A)2×30Ω=0.9W,故C错误。
【题目】晓彤和小雪在“探究电流跟电阻关系”的实验中,从实验室领到如下器材:几节干电池,理想电流表和电压表、滑动变阻器(规格为“50Ω1A”)、开关各一只,5Ω、10Ω、15Ω定值电阻各一只。进行了如下探究。
一、小雪的部分实验过程如下:
(1)小雪设计的电路如图甲所示。请你将电路中没有连接完成的部分连接完成,要求滑动变阻器的滑动滑片向右移动过程中,电流表的示数变小。
(__________)
(2)①小雪先将5Ω的电阻接在R0处,闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为3V,记录此时电压表、电流表的示数。
②断开开关,分别将10Ω、15Ω的电阻接在R处,然后_____(填写具体操作过程),记录此时对应的电流表示数。
二、晓彤的部分实验过程如下:
(3)晓彤认为将电路简化为如图乙所示,也能进行实验,实验中在A、B之间接入阻值不同的定值电阻,在实验器材完好,操作过程无误的情况下获得的实验数据如下表所示。晓彤分析数据发现无法得出相应的实验结论。
实验次数 | 1 | 2 | 3 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
电流I/A | 0.24 | 0.20 | 0.18 |
①请你通过分析论证说明晓彤无法得出实验结论的原因_____。
②通过上述分析,结合串联电路的电压特点,请你提出一个相关猜想:_____。