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空气净化器

由于雾霾天气的增多,空气净化器逐渐走入家庭,其工作过程如图1:脏空气进入净化器时,灰尘被正电钨丝放电而带上正电,流到负电格栅板时,带电灰尘被吸附。此后经过活性炭层时,化学有毒气体被吸附,排出的空气的污染物浓度大幅降低,多次循环后变成洁净空气。

洁净空气量(CADR)是反映空气净化器净化能力的性能指标,CADR值越大,其净化效率越高。利用CADR值,可以评估其在运行一定时间后,去除室内空气污染物的效果。按下列公式计算CADR:CADR=(V为房间容积;t为空气净化器使房间污染物的浓度下降90%运行的时间)。某品牌的空气净化器的铭牌如表:

型号

额定电压

频率

额定功率

洁净空气量(CADR)

GH﹣2034A型

220V

50Hz

44W

138m3/h

(1) 负电格栅板吸附灰尘的原理是 
(2) 取出使用一段时间后的活性炭,可以闻到刺激性的气味,说明分子在 
(3) 某房间的使用面积为18m2 , 高度是3m。此空气净化器 (选填“能”或“不能”)在1小时内使房间污染物浓度下降90%。
(4) 可变电阻是制作二氧化碳传感器的常用元件,如图2为其控制电路,电源电压保持6V不变,R1为可变电阻,其阻值随二氧化碳浓度变化如图3,R0为定值电阻,当浓度为0.031%时,电压表示数为1V;当电压表示数大于3V时,二氧化碳浓度大于 %,此时空气净化器会自动报警。
【考点】
电荷间的相互作用规律; 欧姆定律及其应用;
【答案】

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1. 电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,且在转移的过程中,系统的电荷总数保持不变。根据对称性原理,两个形状、尺寸、材质完全相同的金属带电球互相接触后,电荷将会重新分配,最终两球将带上等量同种电荷。法国物理学家库仑在探究电荷间相互作用力关系时,就利用以上规律使两个金属小球A、B带上等量同种电荷,然后利用扭秤装置得到了电荷间相互作用力的基本规律。为了纪念库仑的贡献,我们将静电荷之间的相互作用力称为库仑力,其大小满足以下特点:库仑力的大小与带电体(带电体尺寸远小于其间距,可视为点电荷)所带的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,即。根据以上材料,完成下列问题:

(1) 三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为+q,球2的带电量为+nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间的库仑力的大小为F。现先使球3与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时球1、2之间的作用力大小仍为F,方向不变,则:n=
(2) 两个电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷位于同一直线上的A、B两点,若将另一个点电荷放在该直线上,可以使这三个点电荷都只在库仑力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是(选填“正”或“负”)电荷,带电量为。(真空环境,不受其他带电体影响)
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2. 爱动脑的小明想利用物理知识将电流表改装成电子拉力计,图甲是其电路原理图。弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计),定值电阻 , a、b是一根长为的均匀电阻丝(其电阻大小与长度成正比),阻值为 , 电源电压 , 电流表的量程为;当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度与所受拉力F的关系如图乙所示。

(1) 将电流表的表盘改为拉力计的表盘,可以把拉力的大小信息转化为电流信息,更加方便简洁,信息转化的关键环节为:拉力大小变化滑片P的位置变化电路的变化电流的变化。
(2) 当不拉拉环时,电路中的电流是A。
(3) 在电路中连入的目的是
(4) 为了保证电路安全,还需要对电阻丝接入电路的范围进行限制,其允许接入的阻值范围是 , 该拉力计能够测量的最大拉力是N。
(5) 在不改变电表的条件下,要增大电子拉力计测量范围,以下调整方案可行的是____。 A. 增大电源电压 B. 减小电阻的阻值 C. 在电路中再串联一个电阻
(6) 在图丙所示的电流表盘上标出拉力为时指针的位置
(7) 小红同学设计了将电压表改装电子拉力计的电路,如图丁所示,弹簧伸长的长度与所受拉力F的关系如图乙所示,已知电源电压为U,定值电阻的阻值为是长为的均匀电阻丝,阻值为 , 此方案中的电压表示数与被测拉力F之间的关系式:V。(用和F表示)。
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