Question

智能家居为我们的生活提供了很多便利．香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R₁、R₂为发热电阻，且R₂＝3R₁，U₁＝U₂＝5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换，其高挡发热功率为2W．

（1）香茗与mini“对话”，即可实现对其功能的操作．Mini将香茗的声音的声信号转化为电信号，这与_____的原理相同（选填“发电机”或“电动机”）．

（2）低挡模式时，mini工作电路中的电流是多少________？

（3）Mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧．控制电路中，R₀＝60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示．当控制电路中的电流达到50mA时，衔铁才会吸合，工作电路接通．请通过计算说明，mini工作时至少需要加水多少千克____________？（g＝10N/kg）

Answer

发电机 0.1A 0.02kg

【解析】

电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，发电机就是根据这一原理制成的；当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，根据 求出R1的阻值；当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，根据电阻的串联和欧姆定律求出mini工作电路中的电流；由题意可知，当电流为50mA时，根据欧姆定律求出此时控制电路的总电阻，根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，由图象可知压敏电阻受到的压力，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则可求出水的重力，根据F＝G＝mg求出所加水的最小质量．

（1）香茗与mini“对话”，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，即将人的声音信号转化为电流信号，这是电磁感应现象，与发电机的原理相同；

（2）当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，由可得，R1的阻值： ，当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以mini工作电路中的电流：

；

（3）由题意可知，当电流为50mA时，此时控制电路的总电阻： ，

则压敏电阻的阻值：，

由图可知，当R＝40Ω时，压敏电阻受到的压力F＝0.2N，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则水的重力： ，

由 可得所加水的最少质量： .