Question

11．利用如圖甲所示電路，小華通過在電壓表表盤刻度處標(biāo)上對(duì)應(yīng)的溫度值，就可以將它改裝成一個(gè)簡易測量溫度的電路．已知電源電壓恒為4V，電壓表量程為0-3V，R₀是電阻箱（0-999Ω），R₁為一只熱敏電阻，它的阻值隨所測溫度變化的關(guān)系圖象如圖乙所示．現(xiàn)將R₀調(diào)至250Ω：

（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，求電路中的電流I；
（2）請(qǐng)?jiān)诒麍D中電壓表表盤上對(duì)應(yīng)刻度處上方標(biāo)注區(qū)內(nèi)標(biāo)上“60”，并通過計(jì)算說明；
（3）為使此電路能測量的最高溫度為100℃，則應(yīng)將電阻箱R₀調(diào)至多大？

Answer 1

分析 （1）由圖乙知環(huán)境溫度為20℃時(shí)，R₁的大小，由歐姆定律求電流；
（2）當(dāng)溫度為60℃，對(duì)應(yīng)的電阻R₁₁=150Ω，根據(jù)分壓原理，電阻箱R₀兩端的電壓U₀
，在圖中標(biāo)出電壓大��；
（3）測量最高溫度為100℃時(shí)，由圖知熱敏電阻的大小R₁₂=50Ω，電壓表剛好滿偏，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求電阻箱R₀調(diào)至多大．

解答 解：（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，由圖乙知R₁=250Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律，電路的電阻R=R₁+R₀=250Ω+250Ω=500Ω，
根據(jù)歐姆定律，電路中的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{4V}{500Ω}$=0.008A；
（2）當(dāng)溫度為60℃，由圖可知，對(duì)應(yīng)的電阻R₁₁=150Ω，電路的總電阻R_總=R₁₁+R₀，電路中的電流I′=$\frac{U}{{R}_{總}}$，由歐姆定律，電阻箱R₀兩端的電壓U₀=I′R₀=$\frac{U}{{R}_{總}}$R₀=$\frac{4V}{150Ω+250Ω}$×250Ω=2.5 V，電壓表分度值為0.1V，標(biāo)注如下圖所示：

（3）測量最高溫度為100℃時(shí)，由圖知，R₁₂=50Ω，電壓表剛好滿偏，示數(shù)為U_滿=3V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，熱敏電阻兩端的電壓U₁=U-U_滿=4V-3V=1V，電壓表示數(shù)為熱敏電阻電壓的$\frac{3V}{1V}$=3倍，
根據(jù)分壓原理，電阻箱的電阻為熱敏電阻的倍，故電阻廂應(yīng)調(diào)到3×50Ω=150Ω；
答：（1）當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電路中的電流I=0.008A；
（2）當(dāng)溫度為60℃，電阻箱R₀兩端的電壓U₀=2.5 V，標(biāo)注如上圖所示：
（3）為使此電路能測量的最高溫度為100℃，則應(yīng)將電阻箱R₀調(diào)至150Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查串聯(lián)電路規(guī)律的和歐姆定律的運(yùn)用，關(guān)鍵是從圖中獲取有效的信息，有難度．