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8. (盐城盐都期末)阅读短文,回答下列问题。
在智能家居日益普及的今天,温度自动控制装置成为很多家电的核心部件。比如我们常用的电饭煲,能自动实现“煮饭—保温”的切换;冰箱的制冷系统,能根据箱内温度自动启停压缩机。这些功能的实现,都离不开一种对温度变化非常敏感的特殊电阻——热敏电阻。热敏电阻是用半导体材料制成的电阻,其阻值随温度的变化而变化,如图甲所示为某型号热敏电阻的实物图,阻值随温度升高而变小的,称为负温度系数热敏电阻;阻值随温度升高而变大的,称为正温度系数热敏电阻。利用热敏电阻的特性做出的温度计,叫做热敏电阻温度计。图乙为热敏电阻R的阻值随温度t变化的图像(为方便计算,已将图线作了近似处理),如图丙所示为某实验小组利用R做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图。
(1) 热敏电阻R是
(2) 如图乙所示,在标准大气压下,将R放入冰水混合物中时,R的阻值是
(3) 如图丙所示,R恒定,当滑片P向右移动时,电流表A的示数
(4) 测温时要求温度降低,温度计示数减小,则图丙中将
(5) 当滑动变阻器阻值为某一定值时,电阻R随温度均匀变化时,此时改装后的温度计的刻度分布
在智能家居日益普及的今天,温度自动控制装置成为很多家电的核心部件。比如我们常用的电饭煲,能自动实现“煮饭—保温”的切换;冰箱的制冷系统,能根据箱内温度自动启停压缩机。这些功能的实现,都离不开一种对温度变化非常敏感的特殊电阻——热敏电阻。热敏电阻是用半导体材料制成的电阻,其阻值随温度的变化而变化,如图甲所示为某型号热敏电阻的实物图,阻值随温度升高而变小的,称为负温度系数热敏电阻;阻值随温度升高而变大的,称为正温度系数热敏电阻。利用热敏电阻的特性做出的温度计,叫做热敏电阻温度计。图乙为热敏电阻R的阻值随温度t变化的图像(为方便计算,已将图线作了近似处理),如图丙所示为某实验小组利用R做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图。
(1) 热敏电阻R是
正
(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。(2) 如图乙所示,在标准大气压下,将R放入冰水混合物中时,R的阻值是
50
Ω;写出电阻R与温度t的关系式:$R=$$0.2t+50$
(用含有t的代数式表示R)(Ω)。(3) 如图丙所示,R恒定,当滑片P向右移动时,电流表A的示数
变大
(填“变大”“变小”或“不变”)。(4) 测温时要求温度降低,温度计示数减小,则图丙中将
电压
(填“电流”或“电压”)表表盘的刻度改成相应的温度刻度。(5) 当滑动变阻器阻值为某一定值时,电阻R随温度均匀变化时,此时改装后的温度计的刻度分布
不是
(填“是”或“不是”)均匀的。答案
8. (1) 正 (2) 50 $0.2t+50$ (3) 变大 (4) 电压 (5) 不是 提示:(1) 由图乙知热敏电阻的阻值随温度升高而增大，故是正温度系数热敏电阻。(2) 热敏电阻的阻值与温度的图像是倾斜直线，设$R=kt+b\ (\Omega)$，$t=0\ °\mathrm{C}$时，$R=50\ \Omega$，即$50\ \Omega=k×0\ °\mathrm{C}+b\ (\Omega)$，$t=100\ °\mathrm{C}$时，$R=70\ \Omega$，即$70\ \Omega=k×100\ °\mathrm{C}+b\ (\Omega)$，解得$k=0.2\ \Omega/°\mathrm{C}$，$b=50\ \Omega$，故温度$t$与电阻$R$的关系式为$R=0.2t+50(\Omega)$。(3) 滑片$P$向右移时，变阻器接入的电阻减小，电路的电流即电流表$\mathrm{A}$示数变大。(4) 温度升高时，热敏电阻阻值增大，热敏电阻两端电压将增大，即电压表示数增大，电路的电流变小，即电流表示数减小，因测温时要求温度升高，温度计示数增大，则图丙中应将电压表表盘的刻度改成相应的温度刻度。(5) 由$U_{R}=U-U_{P}=U-IR_{P}=U-\frac{UR_{P}}{R+R_{P}}=U-\frac{UR_{P}}{(0.2t+50)\ \Omega+R_{P}}$，可知电压表示数的变化与热敏电阻不成线性关系，即改装后的温度计的刻度分布不均匀。
解析
【分析】
本题围绕热敏电阻的特性及串联电路规律展开，需结合图像分析热敏电阻的阻值变化，再利用欧姆定律分析电路的电流、电压变化，逐步解决各小问：(1) 根据图乙中热敏电阻阻值随温度的变化趋势判断温度系数类型；(2) 利用图乙的两点数据，通过一次函数推导电阻与温度的关系式；(3) 根据滑动变阻器滑片移动时接入电阻的变化，结合欧姆定律分析电流变化；(4) 分析温度变化时热敏电阻阻值、电路电流及电压表示数的变化，结合测温要求选择合适电表；(5) 推导电压表示数与温度的关系，判断刻度是否均匀。
【解析】
(1) 由图乙可知，热敏电阻的阻值随温度升高而增大，根据题意，阻值随温度升高而变大的是正温度系数热敏电阻，故填“正”。
(2) 标准大气压下冰水混合物的温度为0℃，由图乙知，t=0℃时，R=50Ω；设热敏电阻阻值与温度的关系式为$R=kt+b$，将$t=0℃$时$R=50Ω$、$t=100℃$时$R=70Ω$代入，得：
$\begin{cases}50 = k×0 + b \\70 = k×100 + b\end{cases}$
解得$k=0.2Ω/℃$，$b=50Ω$，故关系式为$R=0.2t+50$。
(3) 图丙中，滑动变阻器与热敏电阻R串联，电流表测电路电流。滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路电流变大，故电流表示数变大。
(4) 温度降低时，热敏电阻R的阻值变小，电路总电阻变小，电流变大；滑动变阻器阻值不变，由$U_{滑}=IR_{滑}$可知，滑动变阻器两端电压变大，根据串联电路电压规律，热敏电阻两端电压$U_{R}=U_{总}-U_{滑}$，故$U_{R}$变小。测温要求温度降低时温度计示数减小，因此应将电压表表盘的刻度改成温度刻度。
(5) 设滑动变阻器接入阻值为$R_{P}$，电路电流$I=\frac{U_{总}}{R+R_{P}}=\frac{U_{总}}{0.2t+50+R_{P}}$，则热敏电阻两端电压$U_{R}=IR=\frac{U_{总}(0.2t+50)}{0.2t+50+R_{P}}$，该式中$U_{R}$与t不成线性关系，因此改装后的温度计刻度分布不是均匀的。
【答案】
(1) 正；(2) 50；$0.2t+50$；(3) 变大；(4) 电压；(5) 不是
【知识点】
热敏电阻特性；欧姆定律；串联电路规律
【点评】
本题结合实际应用考查热敏电阻与电路知识，需学生具备图像分析、公式推导能力，将热敏电阻特性与欧姆定律结合分析电路变化，注重知识的实际应用，综合性较强。
【难度系数】
0.6
本题围绕热敏电阻的特性及串联电路规律展开，需结合图像分析热敏电阻的阻值变化，再利用欧姆定律分析电路的电流、电压变化，逐步解决各小问：(1) 根据图乙中热敏电阻阻值随温度的变化趋势判断温度系数类型；(2) 利用图乙的两点数据，通过一次函数推导电阻与温度的关系式；(3) 根据滑动变阻器滑片移动时接入电阻的变化，结合欧姆定律分析电流变化；(4) 分析温度变化时热敏电阻阻值、电路电流及电压表示数的变化，结合测温要求选择合适电表；(5) 推导电压表示数与温度的关系，判断刻度是否均匀。
【解析】
(1) 由图乙可知，热敏电阻的阻值随温度升高而增大，根据题意，阻值随温度升高而变大的是正温度系数热敏电阻，故填“正”。
(2) 标准大气压下冰水混合物的温度为0℃，由图乙知，t=0℃时，R=50Ω；设热敏电阻阻值与温度的关系式为$R=kt+b$，将$t=0℃$时$R=50Ω$、$t=100℃$时$R=70Ω$代入，得：
$\begin{cases}50 = k×0 + b \\70 = k×100 + b\end{cases}$
解得$k=0.2Ω/℃$，$b=50Ω$，故关系式为$R=0.2t+50$。
(3) 图丙中，滑动变阻器与热敏电阻R串联，电流表测电路电流。滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路电流变大，故电流表示数变大。
(4) 温度降低时，热敏电阻R的阻值变小，电路总电阻变小，电流变大；滑动变阻器阻值不变，由$U_{滑}=IR_{滑}$可知，滑动变阻器两端电压变大，根据串联电路电压规律，热敏电阻两端电压$U_{R}=U_{总}-U_{滑}$，故$U_{R}$变小。测温要求温度降低时温度计示数减小，因此应将电压表表盘的刻度改成温度刻度。
(5) 设滑动变阻器接入阻值为$R_{P}$，电路电流$I=\frac{U_{总}}{R+R_{P}}=\frac{U_{总}}{0.2t+50+R_{P}}$，则热敏电阻两端电压$U_{R}=IR=\frac{U_{总}(0.2t+50)}{0.2t+50+R_{P}}$，该式中$U_{R}$与t不成线性关系，因此改装后的温度计刻度分布不是均匀的。
【答案】
(1) 正；(2) 50；$0.2t+50$；(3) 变大；(4) 电压；(5) 不是
【知识点】
热敏电阻特性；欧姆定律；串联电路规律
【点评】
本题结合实际应用考查热敏电阻与电路知识，需学生具备图像分析、公式推导能力，将热敏电阻特性与欧姆定律结合分析电路变化，注重知识的实际应用，综合性较强。
【难度系数】
0.6
9. (盐城建湖期末)如图甲所示是小华同学设计的一种自动测定油箱内油量的模型装置电路,$R$是滑动变阻器,油量表可显示油箱内油量的多少。请回答以下问题。
(1)指出图甲装置在电路设计上的两处不足并选择其中一处说明原因。
(2)根据你发现的不足,在图乙的虚线框内完善油量表现有模型电路的设计。
(3)结合完善后的电路,说明油箱内燃油正在被消耗时,油量表显示油量减少的原理。
(1)指出图甲装置在电路设计上的两处不足并选择其中一处说明原因。
(2)根据你发现的不足,在图乙的虚线框内完善油量表现有模型电路的设计。
(3)结合完善后的电路,说明油箱内燃油正在被消耗时,油量表显示油量减少的原理。
答案
9. (1) 不足1:油量表直接串联，若变阻器阻值为0，会造成电源短路；不足2:电路中无开关，不能控制电路的通断。 (2) 在电路中串联一个定值电阻和一个开关，如图所示。
(3) 油箱内燃油消耗时，油面下降，浮标带动滑片上移，变阻器接入的阻值变大，电路中电流变小，电流表即油量表示数变小。
解析
【分析】
首先分析图甲电路的设计缺陷：油量表直接串联在电路中，若滑动变阻器阻值调为0会引发电源短路；且电路无开关，无法控制通断。完善电路时需串联定值电阻（防短路）和开关（控通断）。分析油量变化原理时，要结合滑动变阻器的变阻特性和欧姆定律，明确油面变化带动滑片移动，改变电路电阻，进而改变电流，油量表（电流表）示数对应油量。
【解析】
(1) 图甲的两处不足：
① 油量表直接串联，当滑动变阻器R阻值为0时，电路仅油量表接入，造成电源短路，损坏电源或油量表；
② 电路中无开关，无法控制电路通断，不能随时切断电路，使用不便。
(2) 完善电路：在虚线框内的电路中串联一个定值电阻（保护电路）和一个开关（控制通断），如图所示。
(3) 原理：油箱燃油消耗时，油面下降，浮标带动滑片上移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路总电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路电流变小，油量表（电流表）示数变小，对应油量减少。
【答案】
(1) 不足1：油量表直接串联，若变阻器阻值为0，会造成电源短路；不足2：电路中无开关，不能控制电路的通断。
(2) 在电路中串联一个定值电阻和一个开关，如图所示。
(3) 油箱内燃油消耗时，油面下降，浮标带动滑片上移，变阻器接入的阻值变大，电路中电流变小，电流表即油量表示数变小。
【知识点】
欧姆定律、电路组成、滑动变阻器应用
【点评】
本题结合实际油量测量装置，考查电路故障分析、电路设计和欧姆定律的应用，需将物理知识与生活场景结合，理解滑动变阻器的保护作用和油量变化的电流逻辑，属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.5
首先分析图甲电路的设计缺陷：油量表直接串联在电路中，若滑动变阻器阻值调为0会引发电源短路；且电路无开关，无法控制通断。完善电路时需串联定值电阻（防短路）和开关（控通断）。分析油量变化原理时，要结合滑动变阻器的变阻特性和欧姆定律，明确油面变化带动滑片移动，改变电路电阻，进而改变电流，油量表（电流表）示数对应油量。
【解析】
(1) 图甲的两处不足：
① 油量表直接串联，当滑动变阻器R阻值为0时，电路仅油量表接入，造成电源短路，损坏电源或油量表；
② 电路中无开关，无法控制电路通断，不能随时切断电路，使用不便。
(2) 完善电路：在虚线框内的电路中串联一个定值电阻（保护电路）和一个开关（控制通断），如图所示。
(3) 原理：油箱燃油消耗时，油面下降，浮标带动滑片上移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路总电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路电流变小，油量表（电流表）示数变小，对应油量减少。
【答案】
(1) 不足1：油量表直接串联，若变阻器阻值为0，会造成电源短路；不足2：电路中无开关，不能控制电路的通断。
(2) 在电路中串联一个定值电阻和一个开关，如图所示。
(3) 油箱内燃油消耗时，油面下降，浮标带动滑片上移，变阻器接入的阻值变大，电路中电流变小，电流表即油量表示数变小。
【知识点】
欧姆定律、电路组成、滑动变阻器应用
【点评】
本题结合实际油量测量装置，考查电路故障分析、电路设计和欧姆定律的应用，需将物理知识与生活场景结合，理解滑动变阻器的保护作用和油量变化的电流逻辑，属于中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.5
