登录
3.有一种半导体,其电阻的大小随温度的变化而明显改变,利用这种半导体材料制成的电阻叫做热敏电阻。热敏电阻可以用来测量温度的细微变化,且反应快、精度高。
小明想用热敏电阻设计一个电路,用来检测他家蔬菜大棚内温度的变化。于是,他买来了一个热敏电阻,该热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图所示。他又到实验室向老师借来了一只电流表、一个开关和一个6 V的电源。请你利用这些器材帮他设计一个能直接显示大棚内气温变化的电路。
(1)请你在虚线框中画出你设计的电路图。
(2)若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度,这样电流表就改造成了气温表。若电流表选用0~0.6 A的量程,请你通过计算说明改造成的气温表的0 ℃应与电流表刻度盘的哪一刻度对应?该气温表能测量的最高温度是多少摄氏度?
(3)当大棚内的温度为28 ℃时,该电路中的电流是多大?
小明想用热敏电阻设计一个电路,用来检测他家蔬菜大棚内温度的变化。于是,他买来了一个热敏电阻,该热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图所示。他又到实验室向老师借来了一只电流表、一个开关和一个6 V的电源。请你利用这些器材帮他设计一个能直接显示大棚内气温变化的电路。
(1)请你在虚线框中画出你设计的电路图。
(2)若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度,这样电流表就改造成了气温表。若电流表选用0~0.6 A的量程,请你通过计算说明改造成的气温表的0 ℃应与电流表刻度盘的哪一刻度对应?该气温表能测量的最高温度是多少摄氏度?
(3)当大棚内的温度为28 ℃时,该电路中的电流是多大?
答案
3.(1)如图所示。
(2)由图像可知,0 ℃时热敏电阻的阻值为250 Ω。此时,电路中的电流:$I=\frac{U}{R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{250\ \Omega}=0.024\ \mathrm{A}$
所以气温表的0 ℃应与电流表刻度盘的0.024 A的刻度对应。
当电流表达到满刻度时,电路中的电流为0.6 A,电路中的电阻:$R'=\frac{U}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$
由图像可知,热敏电阻的阻值为10 Ω时,气温是84 ℃,因此,气温表能测量的最高温度是84 ℃。
(3)由图像可知,当大棚内的温度为28 ℃时,热敏电阻的阻值为100 Ω,此时电路中的电流:$I''=\frac{U}{R''}=\frac{6\ \mathrm{V}}{100\ \Omega}=0.06\ \mathrm{A}$
解析
【分析】
要设计显示温度变化的电路，需利用热敏电阻阻值随温度变化的特性，将热敏电阻与电流表、开关、电源串联，温度变化时电路电流会随热敏电阻阻值改变，电流表的示数可对应温度。解题时需从R-t图像读取对应温度的热敏电阻阻值，结合欧姆定律计算电流，进而确定温度与电流的对应关系。
【解析】
(1) 电路图设计：将热敏电阻、电流表、开关依次串联在6V电源两端，电路图如下。
(2) ① 0℃时，由R-t图像得热敏电阻阻值$R_1=250\ \Omega$，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{250\ \Omega}=0.024\ \mathrm{A}$，故气温表0℃对应电流表0.024A刻度。
② 电流表满偏时电流$I_2=0.6\ \mathrm{A}$，此时电路总电阻$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，即热敏电阻阻值为10Ω，由R-t图像可知对应温度为84℃，即最高测量温度为84℃。
(3) 28℃时，由R-t图像得热敏电阻阻值$R_3=100\ \Omega$，电路电流$I_3=\frac{U}{R_3}=\frac{6\ \mathrm{V}}{100\ \Omega}=0.06\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) 如图所示。
(2) 0.024 A；84 ℃
(3) 0.06 A
【知识点】
欧姆定律、热敏电阻特性、电路设计
【点评】
本题结合热敏电阻的阻值-温度图像，考查欧姆定律的实际应用，需学生从图像提取关键数据并运用定律计算，属于中等难度电学应用题，能有效考查分析与计算能力。
【难度系数】
0.5
要设计显示温度变化的电路，需利用热敏电阻阻值随温度变化的特性，将热敏电阻与电流表、开关、电源串联，温度变化时电路电流会随热敏电阻阻值改变，电流表的示数可对应温度。解题时需从R-t图像读取对应温度的热敏电阻阻值，结合欧姆定律计算电流，进而确定温度与电流的对应关系。
【解析】
(1) 电路图设计：将热敏电阻、电流表、开关依次串联在6V电源两端，电路图如下。
(2) ① 0℃时，由R-t图像得热敏电阻阻值$R_1=250\ \Omega$，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电路电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{250\ \Omega}=0.024\ \mathrm{A}$，故气温表0℃对应电流表0.024A刻度。
② 电流表满偏时电流$I_2=0.6\ \mathrm{A}$，此时电路总电阻$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，即热敏电阻阻值为10Ω，由R-t图像可知对应温度为84℃，即最高测量温度为84℃。
(3) 28℃时，由R-t图像得热敏电阻阻值$R_3=100\ \Omega$，电路电流$I_3=\frac{U}{R_3}=\frac{6\ \mathrm{V}}{100\ \Omega}=0.06\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) 如图所示。
(2) 0.024 A；84 ℃
(3) 0.06 A
【知识点】
欧姆定律、热敏电阻特性、电路设计
【点评】
本题结合热敏电阻的阻值-温度图像，考查欧姆定律的实际应用，需学生从图像提取关键数据并运用定律计算，属于中等难度电学应用题，能有效考查分析与计算能力。
【难度系数】
0.5
1.欧姆定律公式可变形为$R=\frac{U}{I}$,该式子说明想知道电阻R的数值,就要知道这个电阻两端的
电压
和通过这个电阻的电流
,然后代入公式就可以计算出电阻R的阻值。答案
1. 电压；电流
解析
【分析】
要计算电阻$R$的阻值，需结合欧姆定律的变形公式$R=\frac{U}{I}$分析，明确公式中各物理量的对应含义，即可确定需要获取的物理量。
【解析】
根据欧姆定律的变形公式$R=\frac{U}{I}$，其中$U$代表导体两端的电压，$I$代表通过导体的电流，因此想知道电阻$R$的数值，需要知道电阻两端的电压和通过电阻的电流，代入公式就能计算出电阻的阻值。
【答案】
电压；电流
【知识点】
欧姆定律、电阻的计算
【点评】
本题考查对欧姆定律变形公式的基础理解，属于电学基础知识的直接应用，难度较低，是学生必须掌握的核心概念内容。
【难度系数】
0.9
要计算电阻$R$的阻值，需结合欧姆定律的变形公式$R=\frac{U}{I}$分析，明确公式中各物理量的对应含义，即可确定需要获取的物理量。
【解析】
根据欧姆定律的变形公式$R=\frac{U}{I}$，其中$U$代表导体两端的电压，$I$代表通过导体的电流，因此想知道电阻$R$的数值，需要知道电阻两端的电压和通过电阻的电流，代入公式就能计算出电阻的阻值。
【答案】
电压；电流
【知识点】
欧姆定律、电阻的计算
【点评】
本题考查对欧姆定律变形公式的基础理解，属于电学基础知识的直接应用，难度较低，是学生必须掌握的核心概念内容。
【难度系数】
0.9
2.通过待测电阻的电流可以用
电流
表测量,它两端的电压可以用电压
表测量,所以,这种测电阻的方法我们又称为“伏安法
”。另外,组成测量电路还需要用到的器材有电源
、开关
和导线
。答案
2. 电流；电压；伏安法；电源；开关；导线
解析
【分析】首先，测量待测电阻时需要获取其电流和电压，回忆电学中测量电流的仪表是电流表，测量电压的是电压表；将电流表、电压表结合测电阻的方法称为伏安法。其次，完整的测量电路除电表外，还需提供电能的电源、控制电路通断的开关、连接各元件的导线，这些是电路的基本组成器材，据此可确定各空答案。
【解析】测量电流用电流表，测量电压用电压表，利用电流表和电压表测电阻的方法叫伏安法；组成测量电路还需要电源（供电）、开关（控制电路通断）、导线（连接元件），因此依次填入对应内容。
【答案】电流；电压；伏安法；电源；开关；导线
【知识点】伏安法测电阻、电流表与电压表的使用、电路的基本组成
【点评】本题考查伏安法测电阻的基础识记内容，是电学实验的核心基础知识点，难度较低，需准确记忆相关概念和器材。
【难度系数】0.3
【解析】测量电流用电流表，测量电压用电压表，利用电流表和电压表测电阻的方法叫伏安法；组成测量电路还需要电源（供电）、开关（控制电路通断）、导线（连接元件），因此依次填入对应内容。
【答案】电流；电压；伏安法；电源；开关；导线
【知识点】伏安法测电阻、电流表与电压表的使用、电路的基本组成
【点评】本题考查伏安法测电阻的基础识记内容，是电学实验的核心基础知识点，难度较低，需准确记忆相关概念和器材。
【难度系数】0.3
