Question

4．小華同學(xué)在科技活動(dòng)中，了解到有一種用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，其電阻R隨環(huán)境溫度變化的關(guān)系如圖（a） 所示．現(xiàn)將該熱敏電阻與阻值為20Ω的R₀組成如圖所示的（b）電路．已知電源電壓為4.5V，電壓表量程為0～3V．
（1）若在電路中接入一電壓表，使電壓表示數(shù)隨溫度的升高而增大，請?jiān)趫D中適當(dāng)位置畫出電壓表；若在電路中串聯(lián)一個(gè)電流表，用并把它的刻度盤改裝成溫度刻度盤，則電流表示數(shù)越大時(shí)，所指示的溫度值越高．
（2）當(dāng)電路中的電流為0.1A時(shí)，熱敏電阻的電阻為多少？
（3）此電路允許的最高環(huán)境溫度為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)a圖可知熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而變小，由圖b可知兩電阻串聯(lián)，電阻越小，其兩端電壓會(huì)變低，由此分析電壓表的位置；
（2）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可計(jì)算電路總電阻，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出熱敏電阻R的值；
（3）根據(jù)電壓表的量程，求出電路中的最大電流，結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)，求出R的最小值，對照a點(diǎn)，查找最高溫度．

解答 解：（1）由圖b可知兩電阻串聯(lián)，當(dāng)溫度升高時(shí)，根據(jù)a圖可知熱敏電阻的阻值R會(huì)變小，由I_串=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$可知，電流變大即電流表示數(shù)變大，R₀兩端電壓U₀+I_串R₀可知，U₀變大，因此電壓表應(yīng)測R₀電壓，如圖1；
（2）當(dāng)電路中的電流I=0.1A時(shí)，
電路總電阻：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω，
熱敏電阻R的值：R=R_總-R₀=45Ω-20Ω=25Ω；
（3）由題可知，電壓表采用0-3V量程，因此電壓表示數(shù)最大為U_大=3V，當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí)，電路中電流最大，熱敏電阻接入電路中的電阻最小，由a圖可知，熱敏電阻越小，其環(huán)境溫度越高．
熱敏電阻R兩端電壓：U_小=U-U_大=4.5V-3V=1.5V
熱敏電阻中的電流：I_敏=I₀=$\frac{{U}_{大}}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A，
熱敏電阻R的值：R_小=$\frac{{U}_{小}}{{I}_{敏}}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω，
對照a圖可知，環(huán)境溫度為60℃；
答：（1）如圖1；若在電路中串聯(lián)一個(gè)電流表，用并把它的刻度盤改裝成溫度刻度盤，則電流表示數(shù)越大時(shí)，所指示的溫度值越高；
（2）當(dāng)電路中的電流為0.1A時(shí)，熱敏電阻的電阻為25Ω；
（3）此電路允許的最高環(huán)境溫度為60℃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是串聯(lián)電路的有關(guān)規(guī)律應(yīng)用，要會(huì)從圖象中獲知該電阻大小隨溫度的升高而增大．