Question

【題目】某同學為學校草坪設計了一個自動注水噴淋系統，其電路設計如圖甲。控制電路電源電壓U1=12伏，R0為定值電阻，RF為壓敏電阻，電磁鐵線圈電阻忽略不計；壓敏電阻RF放置于水箱底部（如圖乙），其阻值與壓力有關，阻值隨水位變化關系如表。工作電路包括注水系統和噴淋系統，其電源電壓U2=220伏；圓柱體水箱底面積S=0.4米2。當水箱內的水位上升到2米時，通過電磁鐵線圈的電流Ia=0.1安，銜鐵恰好被吸下，注水系統停止工作，此時電流表示數I1=1安；當水位下降到1米時，銜鐵恰好被拉起，注水系統開始給水箱注水，此時電流表示數I2=2安。

水位（米）	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25
壓敏電阻RF阻值（歐）	300	200	125	90	70	65	62	60	59

(1)當水箱內水位達到2米時，控制電路中壓敏電阻RF的功率為________瓦。

(2)當水箱內水位下降到1米時，通過電磁鐵線圈的電流Ib為多少安？

(3)已知噴淋系統一直給草坪噴水，每秒鐘噴水恒為0.001米3；注水系統工作時，每秒鐘給水箱注水恒為0.005米3。求相鄰兩次開始給水箱注水的這段時間內，工作電路消耗的電能。

Answer 1

【答案】（1）0.6；（2）0.08安；（3）1.32×105焦

【解析】

試題分析：（1）當水箱內的水位上升到2米時電流為0.1安，根據表格此時RF阻值為60Ω，根據功率公式P=I2R=（0.1A）2×60Ω=0.6W；（2）當水箱中水位為2米時，控制電路電流Ia=0.1安，RF1=60歐，此時 =120歐，則R0=R總1RF1=120歐60歐=60歐，當水箱中水位為1米時，RF2=90歐，R總2= RF2+ R0=90歐+60歐=150歐，；（3）注水系統從水位1米開始注水到2米，注水總體積V總=0.4米2×（2米1米）=0.4米3，需要時間為t1，根據題意： ，水位從2米下降至1米，需要的時間t2= =400秒，注水系統與噴淋系統同時工作時，工作電路電流做功W=U2I2t1=220伏×2安×100秒=4.4×104焦，噴淋系統單獨工作時，工作電路做功W′=U2I1t2=220伏×1安×400秒=8.8×104焦，W總= W+ W′=4.4×104焦+8.8×104焦=1.32×105焦。