Question

3．如圖所示的是檢測(cè)某一傳感器的電路圖，該傳感器R₀上標(biāo)有“6V1.8W”的字樣（該傳感器可看作一個(gè)純電阻電器），滑動(dòng)變阻器R₁上標(biāo)有“30Ω 1A”的字樣，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～6V．則：
（1）該傳感器的電阻R₀為20Ω．
（2）如果在a、b之間所加的恒定電壓為6V、則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值變化時(shí)，電阻值為R₀的傳感器兩端的電壓變化范圍為2.4V～6V．
（3）根據(jù)技術(shù)資料可知，如果測(cè)得該傳感器的實(shí)際電阻值與第（1）問(wèn)中的R₀值（稱(chēng)為額定值）偏差大于1Ω，則該傳感器就不能正常使用．實(shí)際檢測(cè)時(shí)，將一個(gè)電壓恒定的電源加在圖a、b之間，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的阻值，改變電路中電流表和電壓表的示數(shù)，檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄如表：

檢測(cè)次數(shù)	電流表示數(shù)/A	電壓表示數(shù)/V
第1次	0.20	4.10
第2次	0.30	2.15

通過(guò)計(jì)算分析，你認(rèn)為這個(gè)傳感器是否可以正常使用？答：正常 （選填“正常”或“不正�！保�，此時(shí)在a、b之間所加電源的電壓為8V．

Answer 1

分析 （1）知道傳感器的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出傳感器的電阻；
（2）由P=UI求出傳感器正常工作時(shí)的電流，然后與滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流和電流表的量程相比較確定電路中的電流，然后確定傳感器兩端的最大電壓，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出傳感器兩端的最大電壓，然后得出答案；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路中部分電路電壓之和等于總電壓，可以列出兩個(gè)式子，聯(lián)立可以解出a、b間所加的電壓和此時(shí)傳感器電阻，進(jìn)而比較它的阻值變化情況，得出它是否可以使用．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，傳感器的電阻：
R₀=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{1.8W}$=20Ω；
（2）由P=UI可得，傳感器正常工作時(shí)的電流：
I₀=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{1.8W}{6V}$=0.3A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為1A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的電流最大為0.3A，此時(shí)傳感器兩端電壓為6V，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入阻值為R₁=30Ω時(shí)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中電流：
I₁=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{0}}$=$\frac{6V}{30Ω+20Ω}$=0.12A，
則傳感器兩端電壓：
U₂=I₁R₀=0.12A×20Ω=2.4V，
則傳感器兩端電壓變化范圍是2.4V～6V；
（3）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U_ab=U_傳+U₀，
將表中數(shù)據(jù)代入可得：
4.10V+0.20A×R_傳=U_ab，
2.15V+0.30A×R_傳=U_ab，
解得：R_傳=19.5Ω，U_ab=8V，
傳感器的電阻變化R₀-R_傳=20Ω-19.5Ω=0.5Ω＜1Ω，則這個(gè)傳感器仍可使用．
故答案為：
（1）20；
（2）2.4V～6V；
（3）正常；8V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，同時(shí)考查了學(xué)生各方面的能力，學(xué)生在做這類(lèi)題目時(shí)要膽大細(xì)心認(rèn)真，并且會(huì)結(jié)合數(shù)學(xué)中的相關(guān)知識(shí)去解決物理中的問(wèn)題．