Question

【题目】有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，这种材料称做半导体.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）对电路进行改进：在保持现有元件不变的条件下，再增添一个20Ω的电阻，串联在原电路中，在方框中画出改进后的电路图。

（4）通过计算说明，改进后的气温表的0℃应与电流表刻度盘的什么刻度对应?

（5）通过计算求出改进后的气温表能测出的最高温度？

Answer 1

【答案】（1）25℃；（2）损坏电流表；（3）（4）24mA；（5）60℃

【解析】(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＝＝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)由图象可知，气温是80℃时，热敏电阻的阻值为5Ω时，为使气温表的量程扩大到80℃，即气温达到80℃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5Ω，所以在电路中串联一个电阻，如图：

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＝30Ω5Ω＝25Ω. (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＝ ＝＝0.024A＝24mA；(5)由题意可知电路中的电流最大是100mA即0.1A,则电路中的电阻R最小＝＝30 ,热敏电阻的值R热＝30 由图可以看出能测出的最高温度是60°C.