Question

13．如圖甲所示的電路中，電源電壓為8V，R₂是阻值為40Ω的定值電阻，壓敏電阻R₁的阻值隨壓力的變化情況如圖乙所示．當(dāng)開關(guān)S閉合后，問：

（1）當(dāng)壓敏電阻R₁受到的壓力從0增加到3N的過程中，電流表示數(shù)的變化是增大（填“增大”“減少”）？
（2）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，壓敏電阻受到的壓力為多少？
（3）當(dāng)電路連續(xù)工作10mim，電阻R₂產(chǎn)生的熱量為多少？
（4）若此熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高多少？（水的比熱容為4.2×10³J•（kg•℃）^-1）

Answer 1

分析 （1）由圖乙所示可知，壓力F由0增大到4N時(shí)，R₁的阻值由100歐減小到30歐，根據(jù)歐姆定律分別求得當(dāng)F=0時(shí)和F=3N時(shí)的電路，然后可知電流表示數(shù)的變化
（2）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，由圖示圖象求出壓力對(duì)應(yīng)的電阻阻值，然后應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求得此時(shí)壓敏電阻阻值，然后根據(jù)圖乙可知壓敏電阻受到的壓力．
（3）根據(jù)Q₂=W₂=UIt可求得電阻R₂產(chǎn)生的熱量；
（4）已知此熱量的84%給20g的水加熱，根據(jù)Q=cm△t可求得水溫升高多少．

解答 解：（1）由圖甲所示電路圖可知，兩電阻并聯(lián)接在電源兩端，電流表測干路電流；
由圖乙所示可知，壓力F由0增大到3N時(shí)，R₁的阻值由100歐減小到30歐，則：
當(dāng)F=0時(shí)，I=I₁+I₂=$\frac{U}{{R}_{1}}$+$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{100Ω}$+$\frac{8V}{40Ω}$=0.28A；
當(dāng)F=3N時(shí)，I=I₁′+I₂=$\frac{U}{{R}_{1}^{′}}$+$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{30Ω}$+$\frac{8V}{40Ω}$≈0.47A；所以，電流表示數(shù)變大．
（2）通過定值電阻的電流：
I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{40Ω}$=0.2A，
電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，通過壓敏電阻的電流：
I₁=I-I₂=0.4A-0.2A=0.20A，
此時(shí)壓敏電阻阻值：R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
由圖乙所示可知，R₁=40Ω時(shí)，F(xiàn)=2N，則壓力為2N；
（3）電阻R₂產(chǎn)生的電熱：
Q₂=W₂=UIt=8V×0.2A×10×60s=960J；
（4）由Q_吸=cm△t，可得
△t=$\frac{{Q}_{吸}×84%}{cm}$=$\frac{960J×84%}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×0.02kg}$=9.6℃．
故答案為：（1）增大．
（2）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，壓敏電阻受到的壓力為2N；
（3）當(dāng)電路連續(xù)工作10mim，電阻R₂產(chǎn)生的熱量為960J；
（4）若此熱量的84%給20g的水加熱，則水溫升高9.6℃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了判斷電流表示數(shù)如何變化、電阻受到的壓力、與電阻產(chǎn)生的焦耳熱，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律、焦耳定律即可正確解題；由圖乙所示圖示求出壓力所對(duì)應(yīng)的壓敏電阻阻值是正確解題的前提關(guān)鍵．