【題目】小明從實(shí)驗(yàn)室得到一個(gè)壓敏電阻Rx , 為探究其特性,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖,他選用電壓恒為4.5V的電源,規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器.實(shí)驗(yàn)時(shí),他在壓敏電阻上放置一個(gè)質(zhì)量可忽略不計(jì)的托盤(pán),向托盤(pán)內(nèi)加入不同質(zhì)量的砝碼以改變對(duì)壓敏電阻的壓力,并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,控制電壓表的示數(shù)始終為3V不變,讀出相應(yīng)的電流值.
(1)請(qǐng)根據(jù)電路圖(a),用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,連接實(shí)物圖(b).(電壓表量程選用0~3V,電流表量程選用0~0.6A).
(2)連接好電路后,把滑動(dòng)變阻器的滑片P移至A端,閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行試通電(托盤(pán)中未放置砝碼),發(fā)現(xiàn)兩表指針偏轉(zhuǎn)情況如圖(c)所示,小明接下來(lái)的操作應(yīng)該是
(3)在解決問(wèn)題后,小明進(jìn)行實(shí)驗(yàn).下面是他記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格.

U=3V

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

質(zhì)量m/g

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

電流I/A

0.02

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.35

0.40

0.45

電阻Rx

150

60

30

20

15

12

8.57

7.5

6.67

①完成第1次實(shí)驗(yàn)后,當(dāng)小明向托盤(pán)內(nèi)放200g砝碼時(shí),為保持電壓表的示數(shù)不變,他應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P在第1次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上向(A/B)端移動(dòng)適當(dāng)距離.
②第7次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的示數(shù)如圖(d)所示,請(qǐng)?jiān)诒碇刑顚?xiě)電流值和相應(yīng)的電阻值
(4)在得到該壓敏電阻的特性規(guī)律后,小明利用該壓敏電阻制作一個(gè)測(cè)質(zhì)量的電子秤,他選用電壓表作為電子秤的顯示裝置. ①如圖(e)所示為小明設(shè)計(jì)的電子秤的電路圖,其中Rx為該壓敏電阻,R0為定值電阻.為使托盤(pán)內(nèi)的物體質(zhì)量越大,電壓表的示數(shù)也越大,他應(yīng)將電壓表并聯(lián)在(Rx/R0)兩端.
②已知圖(e)中電源電壓保持4.5V不變,托盤(pán)的質(zhì)量不計(jì),為使托盤(pán)中放置的物體的質(zhì)量為1.6kg時(shí)電壓表的示數(shù)為3V,定值電阻R0應(yīng)取Ω,當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí),托盤(pán)內(nèi)的物體質(zhì)量為g.

【答案】
(1)解:如下圖所示:


(2)換用最大阻值較大的變阻器(或換用電壓較低的電源或在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻)
(3)B;0.30;10
(4)R0;15;1000
【解析】解:(1)電壓表量程選用0~3V,電流表量程選用0~0.6A,根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖,(2)圖中電壓表測(cè)壓敏電阻的電壓,把滑動(dòng)變阻器的滑片P移至A端,即變阻器連入電路中的阻值最大,如圖(c)所示;電壓表指針超過(guò)最大刻度,電路中電流較小,壓敏電阻的電壓過(guò)大,有可能是:變阻器分得的電壓較小,根據(jù)分壓原理,變阻器的最大阻值較小,還可能是電源電源較高,故小明接下來(lái)的操作應(yīng)該是:斷開(kāi)開(kāi)關(guān),換最大阻值較大的變阻器(或換用電壓較低的電源或串聯(lián)一個(gè)定值電阻);(3)完成第1次實(shí)驗(yàn)(托盤(pán)中無(wú)物體)后,當(dāng)小明向托盤(pán)內(nèi)放200g砝碼時(shí),壓力增大,壓敏電阻變小,根據(jù)分壓原理,電壓表示數(shù)變小,為保持電壓表的示數(shù)不變,應(yīng)增大電壓表示數(shù),減小變阻器分得的電壓,由分壓原理,應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小,他應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P在第1次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上向 B端移動(dòng)適當(dāng)距離;(5)第7次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的示數(shù)如圖(d)所示,電流表選用小量程,分度值為0.02A,示數(shù)為0.30A,因控制電壓表的示數(shù)始終為3V不變,由歐姆定律I= ,電阻R= =10Ω;

U=3V

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

質(zhì)量m/g

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

電流I/A

0.02

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

電阻Rx

150

60

30

20

15

12

10

8.57

7.5

6.67

( 4 )①該壓敏電阻Rx與定值電阻R0為串聯(lián),因該壓敏電阻受到壓力增大,壓敏電阻變小,由分壓原理,壓敏電阻的電壓變小,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,定值電阻R0的電壓變大,故應(yīng)將電壓表并聯(lián)在R0兩端.②由圖e知,壓敏電阻與定值電阻串聯(lián),當(dāng)電壓表示數(shù)為U=3V時(shí),根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,壓敏電阻的電壓:U0=U﹣U=4.5V﹣3V=1.5V,即定值電阻的電壓為壓敏電阻的 =2倍,由表中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)壓敏電阻盤(pán)內(nèi)放置1.6kg的物體時(shí),壓敏電阻大小為R=7.5Ω,根據(jù)分壓原理,定值電阻的大小為壓敏電阻的2倍,即R0=2×7.5Ω=15Ω;
當(dāng)電壓表的示數(shù)為U′=2.5V時(shí),根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,壓敏電阻的電壓U′X=4.5V﹣2.5V=2V,根據(jù)分壓原理, = ,故 R′X=12Ω,由表中數(shù)據(jù)知,此時(shí)托盤(pán)內(nèi)的物體質(zhì)量為1000g.
所以答案是:(1)如上所示;(2)換用最大阻值較大的變阻器(或換用電壓較低的電源或在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻);(3)①B;②如上表所示;(4)①R0;②15;1000.
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用歐姆定律及其應(yīng)用,掌握歐姆定律的應(yīng)用: ① 同一個(gè)電阻,阻值不變,與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí),通過(guò)的電流也增大.(R=U/I) ② 當(dāng)電壓不變時(shí),電阻越大,則通過(guò)的電流就越。↖=U/R) ③ 當(dāng)電流一定時(shí),電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR)即可以解答此題.

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