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如圖甲是利用熱敏電阻來測量溫度的原理圖.該圖中既可以通過電流表的示數(shù)來反映待測溫度,又可以通過電壓表的示數(shù)來反映待測溫度.已知電源電壓為20V且保持不變,R為定值電阻,阻值為30Ω,熱敏電阻R的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示.則:
(1)當(dāng)待測溫度升高時(shí),電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的比值如何變化?
(2)當(dāng)待測溫度為24℃時(shí),電流表和電壓表的示數(shù)分別是多大?
(3)已知電流表的量程是0~0.6A,電壓表的量程是0~15 V,則此電路能夠測量的最高溫度是多大?此時(shí)熱敏電阻R消耗的電功率是多大?

【答案】分析:(1)由電路圖可知熱敏電阻R和定值電阻R串聯(lián),電壓表測R兩端電壓,故電壓表和電流表的比值即為R的阻值,為定值;
(2)根據(jù)圖乙可讀出某溫度下對應(yīng)的阻值,利用歐姆定律即可解題;
(3)測溫時(shí)必須保證電壓表和電流表都不超出量程,在保證這個(gè)條件的前提下,求電阻最小值,然后對照變化曲線去找對應(yīng)溫度.
解答:解:(1)電壓表和電流表的比值即為R的阻值,為定值,不變;
(2)由圖象可知24℃時(shí),R=50Ω
由歐姆定律I==0.25A
所以電流表示數(shù)為0.25A
又U=IR=0.25A×30Ω=7.5V
所以電壓表示數(shù)為7.5V
(3)由題意可知電路中允許通過的最大電流為0.5A,此時(shí)電壓表示數(shù)為15V,且此時(shí)電路能夠測量的溫度最高;
設(shè)此時(shí)熱敏電阻的阻值為R1
則有,解得R1=10Ω
由圖象可查得對應(yīng)溫度為92℃,即最高溫度為92℃
此時(shí)熱敏電阻消耗的功率P=Im2R1=2.5W
點(diǎn)評:本題綜合考查歐姆定律和電功率的計(jì)算,熟練分析掌握各種不同的坐標(biāo)圖是本題解題的關(guān)鍵,讀取坐標(biāo)圖時(shí)要特別注意縱橫坐標(biāo)的含義,以及它們斜率表示的含義.
練習(xí)冊系列答案
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(2)當(dāng)待測溫度為24℃時(shí),電流表和電壓表的示數(shù)分別是多大?
(3)已知電流表的量程是0~0.6A,電壓表的量程是0~15 V,則此電路能夠測量的最高溫度是多大?此時(shí)熱敏電阻R消耗的電功率是多大?
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