Question

材料的导电能力介于导体和绝缘体之间称做半导体。有一种半导体其电阻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热敏电阻。热敏电阻可以用来测量温度的变化，且反应快，精度高。李明同学为了检测他家蔬菜大棚内的温度变化，他用热敏电阻设计了一个如图所示的电路，其中电源电压是3V，热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图所示，电流表的量程是0－100mA。为了能从电流表直接读出大棚内的气温，他将电流表的刻度盘改画成温度的刻度，这样改造后的电流表就成了气温表。

(1)请你帮他计算,改造成的气温表能测量的最高温度是多少？(写出计算过程。)
(2)结合图像分析，你认为李明设计的电路有什么不妥之处?
(3)在保持现有元件不变的条件下，再         (串联/并联)一个电阻，使该气温表的量程扩大到60℃，求新增电阻的阻值。
(4)根据你设计的电路，通过计算说明，此气温表的0℃时电流表读数多少？

Answer 1

1)25℃   (2)电路中的电流增大，从而超过电流表的量程，损坏电流表(3)串联   20Ω  (4)0.025A

解析试题分析：解：（1）因电流表的使用时不能超过它的量程，所以当电流表达到满刻度时，电路中的电流为100mA=0.1A；
此时，电路中的电阻为：R="U/" I ="3V/" 0.1A =30Ω；
由图象可知，热敏电阻的阻值为30Ω时温度为25℃．
（2）经上面分析可知：当温度达到25℃后，若温度继续升高，热敏电阻的阻值减小，因电路中只有热敏电阻接入，会使电路中的电流增大，从而超过电流表的量程，损坏电流表，所以李明设计的电路不妥。
（3）为使气温表的量程扩大到60℃，即气温达到60℃时，电路中的电流不能超过0.1A，又因此时热敏电阻的阻值为10Ω，所以在电路中串联一个电阻，
当电流表达到满刻度时，电路中的电阻为30Ω，即R_总=30Ω．
所以串联的电阻为R₂=R_总-R₁=30Ω-10Ω=20Ω。
（4）由图象可知：0℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，此时，电路总的电流是：I="U/" R_总="3V/(" 100Ω+20Ω) =0.025A。
考点：欧姆定律
点评：本题重点考查欧姆定律的灵活应用，有一定难度。