Question

14．有一些材料，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，這種材料叫做半導(dǎo)體．有一種半導(dǎo)體其電阻的大小隨溫度的變化而明顯改變，利用這種半導(dǎo)體材料制成的電阻叫熱敏電阻．熱敏電阻可以用來測(cè)量溫度，且反應(yīng)快，精度高．
小唐同學(xué)為了檢測(cè)他家蔬菜大棚內(nèi)的溫度變化，他用熱敏電阻設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的電路，其電源電壓是27V，熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示，電流表的量程是0-0.6A．為了能從電流表直接讀出大棚內(nèi)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）若蔬菜大棚中的溫度降低，電路中的電流將如何變化？
（2）請(qǐng)你幫他算算，改造成的氣溫表能測(cè)量的最高溫度是多少℃？
（3）小唐發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的電路中氣溫表的量程太小，他想在保持現(xiàn)有元件不變的條件下，再增添一個(gè)電阻，使該氣溫表的量程擴(kuò)大到45℃．請(qǐng)你幫他在圖丙的方框內(nèi)畫出改進(jìn)的電路圖，并求出新增電阻的阻值為多少Ω？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖乙可知，蔬菜大棚中的溫度降低時(shí)熱敏電阻阻值的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)最大時(shí)，改造成的氣溫表測(cè)量的溫度最高，根據(jù)歐姆定律求出熱敏電阻的阻值，由圖乙得出測(cè)量的最高溫度；
（3）根據(jù)圖乙讀出溫度為45℃時(shí)熱敏電阻的阻值，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.6A，電路中的總電阻不變，根據(jù)電阻的串聯(lián)可知應(yīng)串聯(lián)一個(gè)定值電阻，據(jù)此設(shè)計(jì)電路圖，利用電阻的串聯(lián)求出串聯(lián)電阻的阻值．

解答 解：（1）由圖乙可知，蔬菜大棚中的溫度降低時(shí)，熱敏電阻的阻值變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流減��；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)I=0.6A時(shí)，改造成的氣溫表測(cè)量的溫度最高，
此時(shí)熱敏電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{27V}{0.6A}$=45Ω，
由圖乙可知，改造成的氣溫表能測(cè)量的最高溫度是15℃；
（3）由圖乙可知，當(dāng)氣溫是45℃時(shí)，熱敏電阻的阻值為15Ω，
為使氣溫表的量程擴(kuò)大到45℃，即氣溫達(dá)到45℃時(shí)，電路中的電流不能超過0.6A，
又因此時(shí)熱敏電阻的阻值為15Ω，所以在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，如圖：

當(dāng)電流表達(dá)到滿刻度時(shí)，電路中的電阻為45Ω，即R_總=45Ω，
所以串聯(lián)的電阻為R₂=R_總-R′=45Ω-15Ω=30Ω．
答：（1）若蔬菜大棚中的溫度降低，電路中的電流將減�。�
（2）改造成的氣溫表能測(cè)量的最高溫度是15℃；
（3）改進(jìn)的電路圖如上圖所示，新增電阻的阻值為30Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，要注意在任何情況下都不能超過電流表的量程．