Question

材料的導電能力介于導體和絕緣體之間稱做半導體。有一種半導體其電阻大小隨溫度的變化而明顯改變，利用這種半導體材料制成的電阻叫熱敏電阻。熱敏電阻可以用來測量溫度的變化，且反應快，精度高。李明同學為了檢測他家蔬菜大棚內的溫度變化，他用熱敏電阻設計了一個如圖所示的電路，其中電源電壓是3V，熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖所示，電流表的量程是0－100mA。為了能從電流表直接讀出大棚內的氣溫，他將電流表的刻度盤改畫成溫度的刻度，這樣改造后的電流表就成了氣溫表。

(1)請你幫他計算,改造成的氣溫表能測量的最高溫度是多少？(寫出計算過程。)
(2)結合圖像分析，你認為李明設計的電路有什么不妥之處?
(3)在保持現有元件不變的條件下，再         (串聯/并聯)一個電阻，使該氣溫表的量程擴大到60℃，求新增電阻的阻值。
(4)根據你設計的電路，通過計算說明，此氣溫表的0℃時電流表讀數多少？

Answer 1

1)25℃   (2)電路中的電流增大，從而超過電流表的量程，損壞電流表(3)串聯   20Ω  (4)0.025A

解析試題分析：解：（1）因電流表的使用時不能超過它的量程，所以當電流表達到滿刻度時，電路中的電流為100mA=0.1A；
此時，電路中的電阻為：R="U/" I ="3V/" 0.1A =30Ω；
由圖象可知，熱敏電阻的阻值為30Ω時溫度為25℃．
（2）經上面分析可知：當溫度達到25℃后，若溫度繼續升高，熱敏電阻的阻值減小，因電路中只有熱敏電阻接入，會使電路中的電流增大，從而超過電流表的量程，損壞電流表，所以李明設計的電路不妥。
（3）為使氣溫表的量程擴大到60℃，即氣溫達到60℃時，電路中的電流不能超過0.1A，又因此時熱敏電阻的阻值為10Ω，所以在電路中串聯一個電阻，
當電流表達到滿刻度時，電路中的電阻為30Ω，即R_總=30Ω．
所以串聯的電阻為R₂=R_總-R₁=30Ω-10Ω=20Ω。
（4）由圖象可知：0℃時，熱敏電阻的阻值為100Ω，此時，電路總的電流是：I="U/" R_總="3V/(" 100Ω+20Ω) =0.025A。
考點：歐姆定律
點評：本題重點考查歐姆定律的靈活應用，有一定難度。