Question

（2012?河南模擬）半導(dǎo)體具有導(dǎo)體和絕緣體所沒有的特性．熱敏電阻和壓敏電阻都是半導(dǎo)體，利用這些特性我們可以實現(xiàn)自動控制．醫(yī)院里經(jīng)常利用高壓鍋對器械進行消毒，不同的器械所要求的溫度、壓強不同．如圖所示為自動測量鍋內(nèi)溫度、氣壓的電路原理圖（虛線框內(nèi)為鍋內(nèi)部分電路）．電源電壓恒為6V．
（1）高壓鍋是根據(jù)

液體的沸點隨液面氣壓的增大而增大

的原理制成的．
（2）若對總質(zhì)量為10kg、初溫為25℃的鋼制器械進行消毒，消毒溫度須達到125℃時，器械共吸收

4.6×10⁵J

熱量？[c_鋼=0.46×10³J/（kg?℃）]
（3）壓強傳感器R₁（阻值隨所受的壓強大小發(fā)生變化的壓敏電阻）置入鍋內(nèi)，其受壓面積為2cm²，如果R₁表面能承受的最大壓力為80N，則鍋內(nèi)允許的最高氣壓是多少？
（4）A₁為顯示鍋內(nèi)氣壓大小的儀表（實質(zhì)是電流表），當(dāng)鍋內(nèi)氣壓不高于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時，A₁顯示氣壓值都為0，此時R₁阻值為200Ω，求：氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤多少毫安處？
（5）熱敏傳感器R₂（阻值隨溫度發(fā)生變化的熱敏電阻）置于鍋內(nèi)，A₂為顯示溫的儀表（實質(zhì)是電流表）；R₂的電阻與溫度的關(guān)系如下表所示．由R₂的電阻與溫度的關(guān)系可知：電流表A₂示數(shù)隨鍋內(nèi)溫度的升高而

增大

（增大或減�。�．當(dāng)電流表A₂示數(shù)為60mA時，鍋內(nèi)的溫度為多少？

溫度t/℃	80	85	90	95	100	105	110	115	…
電阻R2/Ω	120	110	100	90	80	70	60	50	…

Answer 1

分析：（1）液體的沸點受液面上方氣壓的影響，隨著液面氣壓的增大而增大；
（2）知道銅器械的質(zhì)量、初溫、末溫和比熱，根據(jù)公式Q=cm（t-t₀）求出銅器械吸收的熱量；
（3）知道承受的最大壓力和受力面積，根據(jù)公式p=

F

S

求出鍋內(nèi)的最高氣壓；
（4）電路中R₁和R₂并聯(lián)，知道電阻值和其兩端電壓，根據(jù)歐姆定律求出其電流；
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析電阻隨溫度的變化關(guān)系，根據(jù)歐姆定律進而分析出電流和溫度的關(guān)系；根據(jù)公式I=

U

R

求出電流為60mA時的電阻值，從表中數(shù)據(jù)找出對應(yīng)的溫度值．

解答：解：（1）液體的沸點隨著液面氣壓的增大而增大，高壓鍋就是根據(jù)此原理制成的；
（2）銅器械吸收的熱量：
Q=cm（t-t₀）=0.46×10³J/（kg?℃）×10kg×（125℃-25℃）=4.6×10⁵J；
（3）鍋內(nèi)允許的最高氣壓：
p=

F

S

=

80N

2×10-4m2

=4×10⁵Pa；
（4）電路中R₁和R₂并聯(lián)，電阻兩端電壓都等于電源電壓6V，
此時R₁中的電流為：
I₁=

U

R1

=

6V

200Ω

=0.03A=30mA，此電流值即為氣壓表零刻度線在電流表A_l刻度盤上的位置；
（5）由R₂的電阻與溫度的關(guān)系可知：電阻值隨著溫度的升高而減小，根據(jù)歐姆定律I=

U

R

可知，電壓一定時，電路中的電流值隨著電阻的減小而增大，所以電流表A₂示數(shù)隨鍋內(nèi)溫度的升高而增大；
當(dāng)電流表A₂示數(shù)為I₂=60mA=0.06A時，電阻R₂的阻值為：
R₂=

U

R2

=

6V

0.06A

=100Ω，查表可知此時對應(yīng)的溫度是90℃．
故答案為：（1）液體的沸點隨液面氣壓的增大而增大；（2）4.6×10⁵J；
（3）鍋內(nèi)允許的最高氣壓是4×10⁵Pa；（4）氣壓表零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表A_l刻度盤30mA處；（5）增大；查表可知此時對應(yīng)的溫度是90℃．

點評：本題考查了學(xué)生對液體沸點和壓強的關(guān)系、吸熱公式、壓強公式、歐姆定律的掌握和運用，重點是能從表中得到有用的信息，難度不大．