Question

【題目】如圖甲所示的是安全恒溫飲水機(jī)的自動(dòng)控制電路．左邊是一個(gè)對(duì)水加熱的容器，內(nèi)有密封絕緣可調(diào)的電熱絲發(fā)熱器和接觸開(kāi)關(guān)S1，只要有水浸沒(méi)S1，它就會(huì)導(dǎo)通．Rx是一個(gè)熱敏電阻，低溫時(shí)呈現(xiàn)高電阻，達(dá)到高溫時(shí)（如水的沸點(diǎn)）呈現(xiàn)低電阻．Ry是一個(gè)可變電阻，低溫時(shí)RxRy，高溫（水的沸點(diǎn)）時(shí)RxRy．中方框P內(nèi)是一個(gè)邏輯門(mén)，A、B是邏輯門(mén)的輸入端，Z是輸出端．當(dāng)A、B輸入都為高電勢(shì)時(shí)，Z才輸出高電勢(shì)．右邊虛線框J內(nèi)是一個(gè)繼電器，當(dāng)Z輸出高電勢(shì)時(shí)電磁線圈中有電流，S2被吸動(dòng)閉合，發(fā)熱器工作．該加熱電路中，電的電動(dòng)勢(shì)為220V，內(nèi)電阻為4Ω，電熱絲是一根額定電流為5A、總阻值為220Ω的均勻電阻絲制成的圓環(huán)形滑動(dòng)變阻器，如圖乙所示．

（1）根據(jù)題意，甲圖中方框P是一個(gè)__（選填“與”、“或”、“非”）邏輯門(mén)，該邏輯門(mén)輸入信號(hào)由水位高低控制的輸入端是__，輸入信號(hào)由水溫高低控制的輸入端是__．（后兩空選填“A”、“B”）

（2）當(dāng)加熱電路安全工作時(shí)，電的可能最高效率和可能最大輸出功率分別是多少？

Answer 1

【答案】 （1）與 A B；（2）①93.2%，②1190W．

【解析】（1）由題，當(dāng)A、B輸入都為高電勢(shì)時(shí)，Z才輸出高電勢(shì)，故P應(yīng)是與邏輯門(mén)．本飲水機(jī)的自動(dòng)加熱原理：當(dāng)水溫較低時(shí)，Rx阻值較大，A為高電勢(shì)，且有水浸沒(méi)J，B也為高電勢(shì)，則Z才輸出高電勢(shì)，電磁線圈中有電流，S被吸動(dòng)閉合，發(fā)熱器工作．所以該邏輯門(mén)輸入信號(hào)由水位高低控制的輸入端是 B，輸入信號(hào)由水溫高低控制的輸入端是 A．

（2）①可見(jiàn)當(dāng)電阻絲并聯(lián)電阻R最大時(shí)，電可能達(dá)到的效率最高

由于 ，當(dāng)R1=R﹣R1時(shí)，并聯(lián)電阻達(dá)最大值Rmax= Ω=55Ω

電的效率

所以

②設(shè)電阻絲的一個(gè)支路電阻R1為允許的最小值R1min時(shí)，其電流恰達(dá)到額定電流I0=5A，這時(shí)并聯(lián)電阻絲的達(dá)到允許的最大功率

由閉合電路歐姆定律，得

代入數(shù)據(jù)并整理，得R21min﹣264 R1min+8800=0

解得R1min=39.1Ω（另一解大于220Ω，不合題意，舍去）

這時(shí)并聯(lián)電阻

所以電可能的最大輸出功率為