题目内容

11.利用如图甲所示电路,小华通过在电压表表盘刻度处标上对应的温度值,就可以将它改装成一个简易测量温度的电路.已知电源电压恒为4V,电压表量程为0-3V,R0是电阻箱(0-999Ω),R1为一只热敏电阻,它的阻值随所测温度变化的关系图象如图乙所示.现将R0调至250Ω:

(1)当环境温度为20℃时,求电路中的电流I;
(2)请在丙图中电压表表盘上对应刻度处上方标注区内标上“60”,并通过计算说明;
(3)为使此电路能测量的最高温度为100℃,则应将电阻箱R0调至多大?

分析 (1)由图乙知环境温度为20℃时,R1的大小,由欧姆定律求电流;
(2)当温度为60℃,对应的电阻R11=150Ω,根据分压原理,电阻箱R0两端的电压U0
,在图中标出电压大小;
(3)测量最高温度为100℃时,由图知热敏电阻的大小R12=50Ω,电压表刚好满偏,根据串联电路电压的规律求电阻箱R0调至多大.

解答 解:(1)当环境温度为20℃时,由图乙知R1=250Ω,
根据串联电路的规律,电路的电阻R=R1+R0=250Ω+250Ω=500Ω,
根据欧姆定律,电路中的电流I=$\frac{U}{R}=\frac{4V}{500Ω}$=0.008A;
(2)当温度为60℃,由图可知,对应的电阻R11=150Ω,电路的总电阻R总=R11+R0,电路中的电流I′=$\frac{U}{{R}_{总}}$,由欧姆定律,电阻箱R0两端的电压U0=I′R0=$\frac{U}{{R}_{总}}$R0=$\frac{4V}{150Ω+250Ω}$×250Ω=2.5 V,电压表分度值为0.1V,标注如下图所示:

(3)测量最高温度为100℃时,由图知,R12=50Ω,电压表刚好满偏,示数为U满=3V,根据串联电路电压的规律,热敏电阻两端的电压U1=U-U满=4V-3V=1V,电压表示数为热敏电阻电压的$\frac{3V}{1V}$=3倍,
根据分压原理,电阻箱的电阻为热敏电阻的倍,故电阻厢应调到3×50Ω=150Ω;
答:(1)当环境温度为20℃时,电路中的电流I=0.008A;
(2)当温度为60℃,电阻箱R0两端的电压U0=2.5 V,标注如上图所示:
(3)为使此电路能测量的最高温度为100℃,则应将电阻箱R0调至150Ω.

点评 本题考查串联电路规律的和欧姆定律的运用,关键是从图中获取有效的信息,有难度.

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