Question

學校課外活動小組為檢測某傳感器而設計的電路如圖所示．傳感器上標有“3V  0.9W”的字樣（傳感器可看作一個電阻），滑動變阻器R上標有“10Ω 1A”的字樣，電流表量程為0.6A，電壓表量程為3V．則：
（1）該傳感器的電阻和額定電流各是多少？
（2）若電路各元件均完好，檢測時，為了確保電路各部分的安全，在a、b之間所加的電源電壓最大值是多少？
（3）根據技術資料可知，如果傳感器的電阻變化超過1Ω，則該傳感器就失去了作用．實際檢測時，將一個電壓恒定的電源加在圖中a、b之間（該電源電壓小于上述所求電壓的最大值），閉合開關S，通過調節R來改變電路的電流和R兩端的電壓．檢測記錄如下：

	電壓表示數/V	電流表示數/A
第一次	1.49	0.16
第二次	0.91	0.22

通過計算分析，你認為這個傳感器是否仍可使用？此時a、b間所加的電壓是多少？

Answer 1

【答案】分析：本題目非常有意思，循序漸進，步步加深，考查學生能否靈活利用所學的知識解決問題．第一問非常簡單，根據傳感器上的銘牌標志，利用電功率公式便可求出電阻和電流，而第二問就必須求出各用電器所能通過的電流，從而比較得出干路最大電流，然后利用相關公式求出最大電壓．第三問就得利用所知物理量，及要求未知量，結合數學中的二元一次方程組來解決，最后便可求出所加電壓．
解答：解：（1）傳感器的電阻為：，
傳感器的額定電流為：；

（2）要求電路各部分安全，則要求電路的最大電流：I=I_傳=0.3A，
此時電源電壓最大值：U_m=U_傳+U，
U_傳為傳感器的額定電壓，U為R調至最大值R_0m=10Ω時，R兩端的電壓，即，U=I_傳R_0m=0.3A×10Ω=3V，
電源電壓最大值：U_m=U_傳+U=3V+3V=6V；

（3）設實際檢測時，加在a、b間的電壓為U，傳感器的實際電阻為R'_傳．
根據第一次實驗記錄數據有：U=I₁R'_傳+U₁=0.16A×R'_傳+1.49V①
根據第二次實驗記錄數據有：U=I₂R'_傳+U₂=0.22A×R'_傳+0.91V②
由①、②兩式解得：

傳感器的電阻變化為：R_傳-R'_傳=10Ω-9.67Ω=0.33Ω＜1Ω，
所以，此傳感器仍可使用．
答：（1）該傳感器的電阻和額定電流各是10Ω，0.3A；
（2）在a、b之間所加的電源電壓最大值6V；
（3）傳感器仍可使用，電壓為3V．
點評：這道題目綜合性比較強，非常考查學生各方面的能力，學生在做這類題目時要膽大細心認真，并且會結合數學中的相關知識去解決物理中的問題．題目非常不錯！