Question

【題目】某物理興趣小組設計了一個用電壓表的示數變化反映環境溫度變化的電路。其電路原理圖如圖（a）所示。其中，電源兩端電壓U=4V．電壓表的量程為0～3V，R0=300Ω，R1是熱敏電阻，其電阻隨環境溫度變化的關系如圖（b）所示。閉合開關S后。求：

（1）R0在電路中起什么作用；

（2）當環境溫度為40℃時，電壓表的示數是多少；

（3）電壓表兩端電壓不能超過其最大測量值，則此電路所允許的最高環境溫度是多少。

Answer 1

【答案】（1）保護電路；（2）2.4V；（3）80℃。

【解析】

解答：(1)如果沒有定值電阻R0的話,當溫度較高時R1的阻值變小，電路中的電流變大，可能會燒壞電源，所以,R0在電路中起保護電路的作用；(2)由電路圖可知,R0與R1是串聯,電壓表測R0兩端的電壓，由圖(b)可知,當環境溫度為40℃時,熱敏電阻R1＝200Ω，因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路中的電流：I＝＝0.008A，則電壓表的示數：U0＝IR0＝0.008A×300Ω＝2.4V；(3)由題意可知，電壓表示數允許最大值為3V，此時電路能夠測量的溫度最高，因串聯電路中各處的電流相等，所以，此時電路中的電流為：I′＝＝0.01A，因串聯電路兩端的電壓等于各部分電路兩端的電壓之和，所以,R1兩端的電壓：U′1＝UU′0＝4V3V＝1V，此時熱敏電阻的阻值：R′1＝＝100Ω，由圖(b)可知，熱敏電阻的阻值為100Ω時對應溫度為80℃，即最高環境溫度為80℃。

答：(1)R0在電路中起保護電路的作用；(2)當環境溫度為40℃時，電壓表的示數是2.4V；(3)電壓表兩端電壓不能超過其最大測量值，則此電路所允許的最高環境溫度是80℃。