Question

如圖所示為檢測(cè)某傳感器的電路圖．傳感器上標(biāo)有“3V、0.9W”的字樣（傳感器可看做一個(gè)純電阻），滑動(dòng)變阻器R₀上標(biāo)有“10Ω、1A”的字樣，電流表的量程為0.6A，電壓表的量程為3V．
（1）根據(jù)傳感器上的標(biāo)注，計(jì)算該傳感器的電阻和額定電流．
（2）若電路各元件均完好，檢測(cè)時(shí)，為了確保電路各部分的安全，在a、b之間所加的電源電壓最大值是多少？
（3）根據(jù)技術(shù)資料可知，如果傳感器的電阻變化超過1Ω，則該傳感器就失去了作用．實(shí)際檢測(cè)時(shí)，將一個(gè)電壓恒定的電源加在圖中a、b之間（該電源電壓小于上述所求電壓的最大值），閉合開關(guān)S，通過調(diào)節(jié)R₀來改變電路中的電流和R₀兩端的電壓．檢測(cè)記錄如下；

	電壓表示數(shù)U/V	電流表示數(shù)I/A
第一次	1.48	0.16
第二次	0.91	0.22

若不計(jì)檢測(cè)電路對(duì)傳感器電阻的影響，通過計(jì)算分析，你認(rèn)為這個(gè)傳感器是否仍可使用？此時(shí)a、b間所加的電壓是多少？

Answer 1

分析：本題目非常有意思，循序漸進(jìn)，步步加深，考查學(xué)生能否靈活利用所學(xué)的知識(shí)解決問題．第一問非常簡(jiǎn)單，根據(jù)傳感器上的銘牌標(biāo)志，利用電功率公式便可求出電阻和電流，而第二問就必須求出各用電器所能通過的電流，從而比較得出干路最大電流，然后利用相關(guān)公式求出最大電壓．第三問就得利用所知物理量，及要求未知量，結(jié)合數(shù)學(xué)中的二元一次方程組來解決，最后便可求出所加電壓．

解答：解：（1）傳感器的電阻為：R_傳=

U傳2

P傳

=

32

0.9

=10Ω     
I_傳=

P傳

U傳

=

0.9

3

=0.3A                
（2）要求電路各部分安全，則要求電路的最大電流：I=I_傳=0.3A，
此時(shí)電源電壓最大值：U_m=U_傳+U₀，
U_傳為傳感器的額定電壓，U₀為R₀調(diào)至最大值R_0m=10Ω時(shí)，R₀兩端的電壓，即，U₀=I_傳R_0m=0.3A×10Ω=3V，
電源電壓最大值：U_m=U_傳+U₀=3V+3V=6V；
（3）設(shè)實(shí)際檢測(cè)時(shí)，加在a、b間的電壓為U，傳感器的實(shí)際電阻為R'_傳．
根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)有：U=I₁R'_傳+U₁=0.16A×R'_傳+1.48V①
根據(jù)第二次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)有：U=I₂R'_傳+U₂=0.22A×R'_傳+0.91V②
由①、②兩式解得：
R_傳′=9.67Ω，U=3 V                           
傳感器的電阻變化為△R=R_傳一R_傳′=l0Ω一9.67Ω＜0.5Ω
∴此傳感器仍可使用．               
答：（1）該傳感器的電阻和額定電流各是10Ω，0.3A；
（2）在a、b之間所加的電源電壓最大值6V；
（3）傳感器仍可使用，電壓為3V．

點(diǎn)評(píng)：這道題目綜合性比較強(qiáng)，非常考查學(xué)生各方面的能力，學(xué)生在做這類題目時(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)去解決物理中的問題．題目非常不錯(cuò)！