Question

17．醫(yī)院里利用高溫高壓蒸汽消毒鍋對器械進行消毒，不同的器械所要求的溫度、壓強不同．如圖為自動測量鍋內溫度、氣壓的電路原理圖（虛線框內為鍋內部分電路）．電源電壓恒為4.5V．
（1）壓強傳感器R₁（阻值隨所受的壓強大小發(fā)生變化的可變電阻） 置入鍋內，其受壓面積為2cm²，如果R₁表面能承受的最大壓力為70N，則鍋內允許的最高氣壓是多少？
（2）A₁為顯示鍋內氣壓大小的儀表（實質是電流表），當鍋內氣壓不高于1標準大氣壓時，A₁顯示氣壓值都為0，此時R₁阻值為200Ω，求：氣壓表零刻度線應標在電流表A_l刻度盤多少毫安處？
（3）熱敏傳感器R₂（阻值隨溫度發(fā)生變化的可變電阻）置于鍋內，A₂為顯示溫度的儀表（實質是電流表）；R₂的電阻與溫度的關系如下表所示：

溫度t/℃	80	85	90	95	100	105	110	115	…
電阻R2/Ω	120	110	100	90	80	70	60	50	…

當電流表A₂示數為60mA時，鍋內的溫度為多少？

Answer 1

分析 （1）已知表面能承受的最大壓力為7和受壓面積，根據P=$\frac{F}{S}$求壓強大��；
（2）分析電路的連接，由已知條件得出壓強傳感器的電阻，由歐姆定律求電路中電流；
（3）由表中數據得出熱敏傳感器R₂隨溫度的變化關系，由歐姆定律求出當電流表A₂示數為60mA時，電阻的大小，得到對應的電阻變化，由熱敏傳感器R₂隨溫度的變化關系求出鍋內的溫度．

解答 解：
（1）如果R₁表面能承受的最大壓力為70N，其受壓面積為2cm²，則鍋內允許的最高氣壓是：
P=$\frac{F}{S}$=$\frac{70N}{2×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=3.5×10⁵ Pa；
（2）由圖知，兩電阻并聯(lián)，電流表A₁、A₂分別測R₁、R₂的電流大小，
依題意，當鍋內氣壓不高于1標準大氣壓時，壓強傳感器的電阻都為R₁=200Ω
由歐姆定律，電路中電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{4.5V}{200Ω}$=0.0225A=22.5mA；
故壓強傳感器零起點應標在電流表A₁刻度盤的22.5mA處；
（3）由表中的數據可以看出，熱敏傳感器R₂隨溫度的變化是線性的，溫度升高5℃，電阻減小10Ω；
當電流表A₂示數為60mA時，
根據歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，電阻：
R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}=\frac{4.5V}{60×1{0}^{-3}A}$=75Ω，
電阻由80Ω（對應100°C）變到75Ω，電阻減小5Ω，則溫度升高2.5℃，故鍋內溫度為：
t₃=100℃+2.5℃=102.5℃．
答：（1）如果R₁表面能承受的最大壓力為70N，則鍋內允許的最高氣壓是3.5×10⁵ Pa；
（2）氣壓表零刻度線應標在電流表A_l刻度盤22.5mA毫安處；
（3）當電流表A₂示數為60mA時，鍋內的溫度為102.5℃．

點評 本題聯(lián)系實際考查串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律和壓強公式的運用和分析數據歸納規(guī)律的能力，關鍵是從表中獲取有效的信息．