题目内容

【题目】亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路.其电路原理图如图甲所示.其中,电源两端电压U=4V(恒定不变). 是电压表,量程为0~3V.R0是定值电阻,R0=300Ω.R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示.闭合开关S后.求:

(1)当环境温度为40℃时,热敏电阻R1的阻值是多少?
(2)当环境温度为40℃时,电压表的示数是多少?
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是多少?

【答案】
(1)解:根据图乙可知,环境温度为40℃时对应的热敏电阻R1阻值为200Ω;
(2)解:由图甲知,R0与R1串联,

环境温度为40℃时,根据电阻的串联特点可得电路的总电阻:

R=R0+R1=300Ω+200Ω=500Ω,

由欧姆定律可得电路中电流:

I= = =0.008A,

所以R0两端的电压:

U0=IR0=0.008A×300Ω=2.4V;


(3)解:由题可知,电压表示数允许最大值为3V,R1的阻值最小,由图象知,此时电路能够测量的温度最高;

所以此时电路中的电流为:

I′= = =0.01A,

串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,

所以U1′=U﹣U0′=4V﹣3V=1V,

由欧姆定律得,此时热敏电阻的阻值:

R1′= = =100Ω,

根据图乙可知,热敏电阻的阻值为100Ω时对应温度为80℃,即最高温度为80℃.


【解析】(1)根据图乙,读出环境温度为40℃时对应的R1的阻值;(2)R0与R1是串联,根据电阻的串联求出总阻值,利用欧姆定律即可求出电流和电压;(3)电压表两端电压达到最大测量值3V时,根据串联电路的电压特点求出定值电阻R0两端的电压,利用欧姆定律即可求出此时的电流,最后再根据欧姆定律求出R1的阻值;然后对照变化曲线去找对应温度.

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