题目内容
图(甲)所示的是安全恒温饮水机的自动控制电路.左边是一个对水加热的容器,内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关J,只要有水浸没J,它就会导通.RX是一个热敏电阻,低温时呈现高电阻,达到高温时(如水的沸点)呈现低电阻.RY是一个可变电阻,低温时RX>>RY,高温(水的沸点)时RX<<RY.中间虚线框内是一个逻辑门,A、B是逻辑门的输入端,Z是输出端.当A、B输入都为高电势时,Z才输出高电势.右边阴影框K内是一个继电器,当Z输出高电势时电磁线圈中有电流,S被吸动闭合,发热器工作.
![精英家教网](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20131203/2013120312280825616289.png)
(1)根据题意,填空:中间虚线框内是一个______逻辑门,该逻辑门的输入端A实现对______条件的控制、输入端B实现对______条件的控制.
(2)该加热电路中,电源的电动势为220V,内电阻为3.2Ω,电热器是一根额定电流为5A、总阻值为200Ω的均匀电阻丝制成的圆环形滑动变阻器,如图(乙)所示.求该电路安全工作时,电源的可能最高效率和可能最大输出功率分别是多少?
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(1)根据题意,填空:中间虚线框内是一个______逻辑门,该逻辑门的输入端A实现对______条件的控制、输入端B实现对______条件的控制.
(2)该加热电路中,电源的电动势为220V,内电阻为3.2Ω,电热器是一根额定电流为5A、总阻值为200Ω的均匀电阻丝制成的圆环形滑动变阻器,如图(乙)所示.求该电路安全工作时,电源的可能最高效率和可能最大输出功率分别是多少?
(1)当A、B输入都为高电势时,Z才输出高电势,故中间虚线框内应是“与”逻辑门.
Rx是测量水温的与A相连,J是用来控制水位的与B相连,根据工作原理可知该逻辑门的输入端A实现对“水温是否较低”条件的控制、输入端B实现对“水位是否高于J位置”条件的控制.
故答案为:与;水温是否较低;水位是否高于J位置.
(2)①电源的效率 η=
=
=
=
可见当电阻丝并联电阻R′最大时,电源可能达到的效率最高
由于R′=
,当R1=(R-R1) 时,并联电阻达最大值
R′max=
×
Ω=50Ω
所以 ηmax=
=
×100%=94%
②设电阻丝的一个支路电阻R1为允许的最小值 R1min 时,其电流恰达到额定电流
I0=5A,这时并联电阻丝达到允许的最大功率
由闭合电路欧姆定律,得 I0R1min+(I0+
)r=E
代入数据并整理,得 R21min-244 R1min+8160=0
即 (R1min-40)(R1min-204)=0
解得 R1min=40Ω (另一解大于200Ω,不合题意,舍去)
这时并联电阻 R″=
=
Ω=32Ω
所以电源可能的最大输出功率为
Pmax=
R″=
×32 W=1250W
答:①电源的可能最高效率为94%,②可能最大输出功率分别是1250W.
Rx是测量水温的与A相连,J是用来控制水位的与B相连,根据工作原理可知该逻辑门的输入端A实现对“水温是否较低”条件的控制、输入端B实现对“水位是否高于J位置”条件的控制.
故答案为:与;水温是否较低;水位是否高于J位置.
(2)①电源的效率 η=
IU |
IE |
U |
E |
R |
R+r |
1 | ||
1+
|
可见当电阻丝并联电阻R′最大时,电源可能达到的效率最高
由于R′=
R1(R-R1) |
R |
R′max=
1 |
2 |
200 |
2 |
所以 ηmax=
R′max |
(R′max+r) |
50 |
(50+3.2) |
②设电阻丝的一个支路电阻R1为允许的最小值 R1min 时,其电流恰达到额定电流
I0=5A,这时并联电阻丝达到允许的最大功率
由闭合电路欧姆定律,得 I0R1min+(I0+
I0R1min |
R-R1min |
代入数据并整理,得 R21min-244 R1min+8160=0
即 (R1min-40)(R1min-204)=0
解得 R1min=40Ω (另一解大于200Ω,不合题意,舍去)
这时并联电阻 R″=
R1min×(R-R1min) |
R |
40×(200-40) |
200 |
所以电源可能的最大输出功率为
Pmax=
E2 |
(R″+r)2 |
2202 |
(32+3.2)2 |
答:①电源的可能最高效率为94%,②可能最大输出功率分别是1250W.
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