Question

17．医院里利用高温高压蒸汽消毒锅对器械进行消毒，不同的器械所要求的温度、压强不同．如图为自动测量锅内温度、气压的电路原理图（虚线框内为锅内部分电路）．电源电压恒为4.5V．
（1）压强传感器R₁（阻值随所受的压强大小发生变化的可变电阻） 置入锅内，其受压面积为2cm²，如果R₁表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是多少？
（2）A₁为显示锅内气压大小的仪表（实质是电流表），当锅内气压不高于1标准大气压时，A₁显示气压值都为0，此时R₁阻值为200Ω，求：气压表零刻度线应标在电流表A_l刻度盘多少毫安处？
（3）热敏传感器R₂（阻值随温度发生变化的可变电阻）置于锅内，A₂为显示温度的仪表（实质是电流表）；R₂的电阻与温度的关系如下表所示：

温度t/℃	80	85	90	95	100	105	110	115	…
电阻R2/Ω	120	110	100	90	80	70	60	50	…

当电流表A₂示数为60mA时，锅内的温度为多少？

Answer 1

分析 （1）已知表面能承受的最大压力为7和受压面积，根据P=$\frac{F}{S}$求压强大小；
（2）分析电路的连接，由已知条件得出压强传感器的电阻，由欧姆定律求电路中电流；
（3）由表中数据得出热敏传感器R₂随温度的变化关系，由欧姆定律求出当电流表A₂示数为60mA时，电阻的大小，得到对应的电阻变化，由热敏传感器R₂随温度的变化关系求出锅内的温度．

解答 解：
（1）如果R₁表面能承受的最大压力为70N，其受压面积为2cm²，则锅内允许的最高气压是：
P=$\frac{F}{S}$=$\frac{70N}{2×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=3.5×10⁵ Pa；
（2）由图知，两电阻并联，电流表A₁、A₂分别测R₁、R₂的电流大小，
依题意，当锅内气压不高于1标准大气压时，压强传感器的电阻都为R₁=200Ω
由欧姆定律，电路中电流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{4.5V}{200Ω}$=0.0225A=22.5mA；
故压强传感器零起点应标在电流表A₁刻度盘的22.5mA处；
（3）由表中的数据可以看出，热敏传感器R₂随温度的变化是线性的，温度升高5℃，电阻减小10Ω；
当电流表A₂示数为60mA时，
根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，电阻：
R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}=\frac{4.5V}{60×1{0}^{-3}A}$=75Ω，
电阻由80Ω（对应100°C）变到75Ω，电阻减小5Ω，则温度升高2.5℃，故锅内温度为：
t₃=100℃+2.5℃=102.5℃．
答：（1）如果R₁表面能承受的最大压力为70N，则锅内允许的最高气压是3.5×10⁵ Pa；
（2）气压表零刻度线应标在电流表A_l刻度盘22.5mA毫安处；
（3）当电流表A₂示数为60mA时，锅内的温度为102.5℃．

点评 本题联系实际考查串联电路的规律及欧姆定律和压强公式的运用和分析数据归纳规律的能力，关键是从表中获取有效的信息．