Question

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)熱器和接觸開關(guān)S₁，只要有水浸沒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。R_y是一個(gè)可變電阻，低溫時(shí)R_x?R_y，高溫（水的沸點(diǎn)）時(shí)R_x?R_y。中方框P內(nèi)是一個(gè)邏輯門，A、B是邏輯門的輸入端，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，電源的電動(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，該邏輯門輸入信號(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)，電源的可能最高效率和可能最大輸出功率分別是多少？

Answer 1

（1）與；B、A（每空格1分，共3分）

（2）①可見當(dāng)電阻絲并聯(lián)電阻Rʹ最大時(shí)，電源可能達(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Rʹ_max＝×220/2Ω＝55Ω

電源的效率η＝＝＝

所以η_max＝＝×100%＝93.2%

②設(shè)電阻絲的一個(gè)支路電阻R₁為允許的最小值R_1min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R²_1min – 264 R_1min + 8800＝0

解得R_1min＝39.1Ω（另一解大于220Ω，不合題意，舍去）

這時(shí)并聯(lián)電阻Rʺ＝＝Ω＝32.15Ω

所以電源可能的最大輸出功率為

P_max＝＝×32.15W＝1190W