题目
如图甲所示为一个超声波加湿器,如图乙所示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。则在电路安全工作的前提下,请计算出:2 由-|||-001 08 坐 oz o-|||-oz-|||-ob-|||-09-|||-08-|||-001-|||-v/a+-|||-a 02-|||-bigcirc -|||-s(1)当电流表的示数为200mA时,求R接入电路中的阻值(2)R接入电路中的阻值为70Ω时,求电压表示数(3)当电压表示数为6V时,求通过R0的电流(4)装置能监测湿度RH的最大值是?
如图甲所示为一个超声波加湿器,如图乙所示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。则在电路安全工作的前提下,请计算出:

(1)当电流表的示数为200mA时,求R接入电路中的阻值
(2)R接入电路中的阻值为70Ω时,求电压表示数
(3)当电压表示数为6V时,求通过R0的电流
(4)装置能监测湿度RH的最大值是?

(1)当电流表的示数为200mA时,求R接入电路中的阻值
(2)R接入电路中的阻值为70Ω时,求电压表示数
(3)当电压表示数为6V时,求通过R0的电流
(4)装置能监测湿度RH的最大值是?
题目解答
答案
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;
(1)当电流表的示数为200mA时,即I=200mA=0.2A,由I=$\frac{U}{R}$可得此时的总电阻:
R总=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω,
因串联电路总电阻等于各分电阻之和,
则此时R接入电路中的阻值为:
R=R总-R0=60Ω-30Ω=30Ω;
(2)湿敏电阻R的阻值最大为70Ω,则总电阻:R总=R0+R最大=30Ω+70Ω=100Ω,
所以电流为I最小=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{100Ω}$=0.12A;
此时湿敏电阻R两端的电压:UR=I最小R最大=0.12A×70Ω=8.4V;
(3)当电压表示数为6V时,由串联电路的电压特点可得,R0两端的电压:
U0=U-UR=12V-6V=6V,
此时通过R0的电流:
I′=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{30Ω}$=0.2A;
(4)由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大,由串联分压规律可知,湿敏电阻两端的电压也越大(即电压表示数越大),由于电压表量程为0~9V,所以湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,此时监测的湿度最大;
则U0最小=U-UR最大=12V-9V=3V,
此时电路中的最小电流:
I最小′=$\frac{{U}_{0最小}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A;
根据欧姆定律可得,湿敏电阻R接入电路中的最大电阻为:
R最大=$\frac{{U}_{R最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{9V}{0.1A}$=90Ω;
由图乙可知,装置能监测湿度的最大值为80%。
答:(1)当电流表的示数为200mA时,R接入电路中的阻值为30Ω;
(2)R接入电路中的阻值为70Ω时,电压表示数为8.4V;
(3)当电压表示数为6V时,通过R0的电流为0.2A;
(4)装置能监测湿度RH的最大值是80%。
(1)当电流表的示数为200mA时,即I=200mA=0.2A,由I=$\frac{U}{R}$可得此时的总电阻:
R总=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω,
因串联电路总电阻等于各分电阻之和,
则此时R接入电路中的阻值为:
R=R总-R0=60Ω-30Ω=30Ω;
(2)湿敏电阻R的阻值最大为70Ω,则总电阻:R总=R0+R最大=30Ω+70Ω=100Ω,
所以电流为I最小=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{100Ω}$=0.12A;
此时湿敏电阻R两端的电压:UR=I最小R最大=0.12A×70Ω=8.4V;
(3)当电压表示数为6V时,由串联电路的电压特点可得,R0两端的电压:
U0=U-UR=12V-6V=6V,
此时通过R0的电流:
I′=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{30Ω}$=0.2A;
(4)由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大,由串联分压规律可知,湿敏电阻两端的电压也越大(即电压表示数越大),由于电压表量程为0~9V,所以湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,此时监测的湿度最大;
则U0最小=U-UR最大=12V-9V=3V,
此时电路中的最小电流:
I最小′=$\frac{{U}_{0最小}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A;
根据欧姆定律可得,湿敏电阻R接入电路中的最大电阻为:
R最大=$\frac{{U}_{R最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{9V}{0.1A}$=90Ω;
由图乙可知,装置能监测湿度的最大值为80%。
答:(1)当电流表的示数为200mA时,R接入电路中的阻值为30Ω;
(2)R接入电路中的阻值为70Ω时,电压表示数为8.4V;
(3)当电压表示数为6V时,通过R0的电流为0.2A;
(4)装置能监测湿度RH的最大值是80%。
解析
步骤 1:确定电路连接方式
由图可知,定值电阻R_0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。
步骤 2:计算当电流表的示数为200mA时,R接入电路中的阻值
当电流表的示数为200mA时,即I=200mA=0.2A,由I=$\frac{U}{R}$可得此时的总电阻:
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω,
因串联电路总电阻等于各分电阻之和,
则此时R接入电路中的阻值为:
R=R_总-R_0=60Ω-30Ω=30Ω。
步骤 3:计算R接入电路中的阻值为70Ω时,电压表示数
湿敏电阻R的阻值最大为70Ω,则总电阻:R_总=R_0+R_最大=30Ω+70Ω=100Ω,
所以电流为I_最小=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{100Ω}$=0.12A;
此时湿敏电阻R两端的电压:U_R=I_最小R_最大=0.12A×70Ω=8.4V。
步骤 4:计算当电压表示数为6V时,通过R_0的电流
当电压表示数为6V时,由串联电路的电压特点可得,R_0两端的电压:
U_0=U-U_R=12V-6V=6V,
此时通过R_0的电流:
I′=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{30Ω}$=0.2A。
步骤 5:计算装置能监测湿度RH的最大值
由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大,由串联分压规律可知,湿敏电阻两端的电压也越大(即电压表示数越大),由于电压表量程为0~9V,所以湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,此时监测的湿度最大;
则U_0最小=U-U_R最大=12V-9V=3V,
此时电路中的最小电流:
I_最小′=$\frac{{U}_{0最小}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A;
根据欧姆定律可得,湿敏电阻R接入电路中的最大电阻为:
R_最大=$\frac{{U}_{R最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{9V}{0.1A}$=90Ω;
由图乙可知,装置能监测湿度的最大值为80%。
由图可知,定值电阻R_0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。
步骤 2:计算当电流表的示数为200mA时,R接入电路中的阻值
当电流表的示数为200mA时,即I=200mA=0.2A,由I=$\frac{U}{R}$可得此时的总电阻:
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.2A}$=60Ω,
因串联电路总电阻等于各分电阻之和,
则此时R接入电路中的阻值为:
R=R_总-R_0=60Ω-30Ω=30Ω。
步骤 3:计算R接入电路中的阻值为70Ω时,电压表示数
湿敏电阻R的阻值最大为70Ω,则总电阻:R_总=R_0+R_最大=30Ω+70Ω=100Ω,
所以电流为I_最小=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{100Ω}$=0.12A;
此时湿敏电阻R两端的电压:U_R=I_最小R_最大=0.12A×70Ω=8.4V。
步骤 4:计算当电压表示数为6V时,通过R_0的电流
当电压表示数为6V时,由串联电路的电压特点可得,R_0两端的电压:
U_0=U-U_R=12V-6V=6V,
此时通过R_0的电流:
I′=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{6V}{30Ω}$=0.2A。
步骤 5:计算装置能监测湿度RH的最大值
由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大,由串联分压规律可知,湿敏电阻两端的电压也越大(即电压表示数越大),由于电压表量程为0~9V,所以湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,此时监测的湿度最大;
则U_0最小=U-U_R最大=12V-9V=3V,
此时电路中的最小电流:
I_最小′=$\frac{{U}_{0最小}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A;
根据欧姆定律可得,湿敏电阻R接入电路中的最大电阻为:
R_最大=$\frac{{U}_{R最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{9V}{0.1A}$=90Ω;
由图乙可知,装置能监测湿度的最大值为80%。