Question

13．超声波加湿器通电工作时，雾化片产生每秒170万次额高频率振动，将水抛离水面雾化成大量1μm～5μm的超微粒子（雾化），吹散到空气中使空气湿润，改变空气的湿度．图甲所示是某型号超声波加湿器，下表为其部分参数，其中额定加湿量是指加湿器正常工作1h雾化水的体积．

额定加湿量Q额	15L/h	额定功率P额	660W
额定电压U额	220V	水箱容量V	30L

（1）加湿器正常工作时电流为3A；
（2）在没有其他用电器接入电路的情况下，加湿器工作30min，标有“3000imp/kW•h”（imp：指示灯闪烁次数）的电能表指示灯闪烁了720次，此过程中加湿器的实际功率多少W？
（3）超声波内部有一个湿度监测装置，利用湿敏电阻可实现对环境湿度的精确测量．图乙中为该湿度监测装置的电路图，已知电源电压为24V，定值电阻R的阻值为120Ω，电流表的量程为0～100mA，电压表的量程为0～15V，湿敏电阻的阻值R₀随湿度RH变化的关系图线如图丙所示，请你根据该电路计算湿度监测装置能够测量的湿度范围．

Answer 1

分析 （1）根据P=UI求出加湿器正常工作时的电流；
（2）根据3000imp/kW•h”的含义，可求消耗的电能，知道时间，求加湿器的实际功率；
（3）当电路中的电流最大时湿敏电阻的阻值最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出湿敏电阻的阻值，然后根据图象读出对应的湿度；当电压表的示数最大时湿敏电阻的阻值最大，根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出湿敏电阻的阻值，由图丙可知此时环境湿度，得出该电路能够测量的湿度范围．

解答 解：（1）水雾化成的超微粒子仍为液体，该过程不是汽化现象；
由P=UI可知，加湿器正常工作时的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{660W}{220V}$=3A；
（2）加湿器消耗的电能：
W=$\frac{720}{3000}$×1kW•h=0.24kW•h=8.64×10⁵J，
加湿器实际功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{8.64×1{0}^{5}J}{30×60s}$=480W；
（3）电路最大电流I_大=100mA=0.1A，由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{24V}{0.1A}$═240Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，湿敏电阻的阻值：
R₀=R_总-R=240Ω-120Ω=120Ω，
由图丙可知，环境湿度为30%；
当电压表的示数U_0大=15V时，R两端的电压：
U_R=U-U_0大=24V-15V=9V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{0大}}{{R}_{0}}$，即$\frac{9V}{120Ω}$=$\frac{15V}{{R}_{0}}$，
解得：R₀′=200Ω，
由图丙所示可知，此时的湿度为90%；
所以，该电路能够测量的湿度范围是30%～90%；
故答案为：（1）3；
（2）此过程中加湿器的实际功率480W；
（3）湿度监测装置能够测量的湿度范围为30%～90%．

点评 本题考查电功公式、串联电路特点与欧姆定律及电能表参数的运用，关键是从题中获取有效 的信息．