Question

9．小明在家看到爸爸正在拆開壞了的電子秤，其中，一個元件讓小明很感興趣，爸爸告訴小明：這是一個壓敏電阻．小明想對該壓敏電阻一探究竟，于是，便設(shè)計了如圖甲所示的電路，電源電壓為12V，R₂是阻值為20Ω的定值電阻，小明查資料得到了壓敏電阻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（不考慮溫度對電阻的影響），則：
（1）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.15A時，壓敏電阻受到的壓力為多少N？
（2）當(dāng)壓力為2N時，電路連續(xù)工作10mim，電阻R₂產(chǎn)生的熱量為多少J？
（3）若此熱量的87.5%被質(zhì)量為10g，溫度為20℃的水完全吸收，則水溫將升高多少℃？[水的比熱容為c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

Answer 1

分析 （1）由圖兩電阻串聯(lián)，由歐姆定律計算電路中總電阻，從而得到壓敏電阻的阻值，由圖象得到此時的壓力；
（2）由圖象可知壓力2N時，壓敏電阻連入電路的電阻大小，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計算電路中的電流，由Q=I²Rt計算電阻R₂產(chǎn)生的熱量；
（3）由Q_吸=ηQ₂=cm△t計算水升高的溫度．

解答 解：
（1）由圖甲知，R₁與R₂串聯(lián)，
由I=$\frac{U}{R}$知電路的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.15A}$=80Ω
由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)知R₁的阻值：
R₁=R-R₂=80Ω-20Ω=60Ω，
由圖乙可知：壓力F=1N；
（2）由圖象知當(dāng)壓力F=2N時，R₁=40Ω，
則電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}′+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{40Ω+20Ω}$=0.2A，
所以R₂產(chǎn)生的熱量：Q₂=I²R₂t=（0.2A）²×20Ω×10×60s=480J；
（3）水吸熱：Q_吸=ηQ₂=480J×87.5%=420J，
由Q=cm△t可得水升高的溫度：
△t=$\frac{{Q}_{吸}}{cm}$=$\frac{420J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×0.01kg}$=10℃．
答：（1）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.15A時，壓敏電阻受到的壓力為1N；
（2）當(dāng)壓力為2N時，電路連續(xù)工作l0mim，電阻R₂產(chǎn)生的熱量為480J；
（3）若此熱量的87.5%被質(zhì)量為l0g，溫度為20℃的水完全吸收，則水溫將升高10℃．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律應(yīng)用能及熱量的計算等，關(guān)鍵是能從圖象獲取有用信息．