Question

3．如圖所示的是檢測某一傳感器的電路圖，該傳感器R₀上標有“6V1.8W”的字樣（該傳感器可看作一個純電阻電器），滑動變阻器R₁上標有“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、則當滑動變阻器的阻值變化時，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)技術資料可知，如果測得該傳感器的實際電阻值與第（1）問中的R₀值（稱為額定值）偏差大于1Ω，則該傳感器就不能正常使用．實際檢測時，將一個電壓恒定的電源加在圖a、b之間，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器R₁的阻值，改變電路中電流表和電壓表的示數(shù)，檢測數(shù)據(jù)記錄如表：

檢測次數(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

通過計算分析，你認為這個傳感器是否可以正常使用？答：正常 （選填“正�！被颉安徽��！保�，此時在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的電流，然后與滑動變阻器允許通過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變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流，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，可以列出兩個式子，聯(lián)立可以解出a、b間所加的電壓和此時傳感器電阻，進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，滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的電流最大為0.3A，此時傳感器兩端電壓為6V，
當滑動變阻器接入阻值為R₁=30Ω時，
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，則這個傳感器仍可使用．
故答案為：
（1）20；
（2）2.4V～6V；
（3）正常；8V．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用，同時考查了學生各方面的能力，學生在做這類題目時要膽大細心認真，并且會結合數(shù)學中的相關知識去解決物理中的問題．