Question

（2013?常州）冬季夜間，嬰兒踢開被子或尿床，若家長沒有及時發現，將影響孩子健康，對此，常州工程職業技術學院的同學們分別展開實驗探究，設計鑲嵌在嬰兒被中的“踢被警示電路”和“尿床警示電路”．請選擇其中一種電路并完成設計．（兩種都做，以第一種為準）

電路一：“踢被警示電路”	電路二：“尿床警示電路”
元件：3V恒壓電源，開關S，電壓表，定值電阻R0阻值為10Ω，熱敏電阻Rx（Rx阻值隨溫度變化關系如下圖所示）． 原理：當溫度低于20℃時，即可認為嬰兒已將被子踢開．	元件：3V恒壓電源，開關S，電壓表，定值電阻R0阻值為10Ω，濕敏電阻Rx（Rx阻值隨濕度變化關系如下圖所示）． 原理：當濕度大于80%時，即可認為嬰兒已尿床．
（1）請用筆畫線代替導線完成電路連接．要求：溫度越高，電壓表示數越小；溫度越低，電壓表示數越大． （2）當電壓表示數 大于 （大于/小于） 1 V時，即可認為嬰兒已將被子踢開．	（1）請用筆畫線代替導線完成電路連接．要求：濕度越大，電壓表示數越大；濕度越小，電壓表示數越小． （2）當電壓表示數 大于 （大于/小于） 1 V時，即可認為嬰兒已尿床．
后續：對于該電路，指導老師認為，還可與電阻 R0 （R0/Rx）并聯一個適當規格的電子發聲器，嬰兒將被子踢開后，電子發聲器兩端電壓超過設定值，就會發出報警聲．	后續：對于該電路，指導老師認為，還可與電阻 R0 （R0/Rx）并聯一個適當規格的電子發聲器，嬰兒尿床后，電子發聲器兩端電壓超過設定值，就會發出報警聲．

Answer 1

分析：電路一：（1）根據題意可知電壓表的示數隨溫度的變化而變化，則定值電阻R₀與熱敏電阻應串聯，根據圖象可知溫度降低時熱敏電阻的變化，電路中總電阻的變化，根據歐姆定律可知電路中電流和定值電阻兩端的電壓變化，根據串聯電路的電壓特點可知熱敏電阻兩端的電壓變化，據此判斷電壓表所測的電路元件，然后組成電路；
（2）當溫度低于20℃時，即可認為嬰兒已將被子踢開，根據圖象讀出溫度為20℃時熱敏電阻的阻值，根據電阻的串聯特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出電壓表的示數；
（3）由題意可知，電子發聲器兩端電壓超過設定值時才會報警，根據溫度降低時熱敏電阻和定值電阻兩端的電壓變化判斷并聯的位置；
電路二：（1）根據題意可知電壓表的示數隨濕度的變化而變化，則定值電阻R₀與濕敏電阻應串聯，根據圖象可知濕度升高時熱敏電阻的變化，電路中總電阻的變化，根據歐姆定律可知電路中電流和定值電阻兩端的電壓變化，根據串聯電路的電壓特點可知濕敏電阻兩端的電壓變化，據此判斷電壓表所測的電路元件，然后組成電路；
（2）當濕度大于80%時，即可認為嬰兒已尿床，根據圖象讀出濕度為80%時濕敏電阻的阻值，根據電阻的串聯特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出電壓表的示數；
（3）由題意可知，電子發聲器兩端電壓超過設定值時才會報警，根據濕度增大時濕敏電阻和定值電阻兩端的電壓變化判斷并聯的位置；

解答：解：電路一：
（1）根據題意可知電壓表的示數隨溫度的變化而變化，則定值電阻R₀與熱敏電阻應串聯，
由圖象可知，當熱敏電阻的溫度降低時，其阻值減小，電路中的總電阻減小，
∵I=

U

R

，
∴電路中的電流增大，定值電阻兩端的電壓增大，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴熱敏電阻兩端的電壓減小，
由以上可知，電壓表并聯在R₀兩端時，電壓表的示數會隨溫度的降低而增大，然后各電路元件串聯組成電路，如下圖所示：

（2）由圖象可知，當濕度為80%時，濕敏電阻R_x=20Ω，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴電路中的電流：
I=

U

R0+Rx

=

3V

10Ω+20Ω

=0.1A，
電壓表的示數：
U₀=IR₀=0.1A×10Ω=1V，
∵電壓表的示數隨濕度的增大而增大，
∴電壓表的示數大于1V時，即可認為嬰兒已將被子踢開；
（3）∵電子發聲器兩端電壓超過設定值時才會報警，即溫度降低時電子發聲器兩端電壓增大，
∴電子發聲器應并聯在R₀兩端．
電路二：
（1）根據題意可知電壓表的示數隨濕度的變化而變化，則定值電阻R₀與濕敏電阻應串聯，
由圖象可知，當濕敏電阻的濕度增大時，其阻值減小，電路中的總電阻減小，
∵I=

U

R

，
∴電路中的電流增大，定值電阻兩端的電壓增大，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴濕敏電阻兩端的電壓減小，
由以上可知，電壓表并聯在R₀兩端時，電壓表的示數會隨濕度的增大而增大，然后各電路元件串聯組成電路，如下圖所示：

（2）由圖象可知，溫度為20℃時，熱敏電阻R_x=20Ω，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴電路中的電流：
I=

U

R0+Rx

=

3V

10Ω+20Ω

=0.1A，
電壓表的示數：
U₀=IR₀=0.1A×10Ω=1V，
∵電壓表的示數隨溫度的升高而增大，
∴電壓表的示數大于1V時，即可認為嬰兒已尿床；
（3）∵電子發聲器兩端電壓超過設定值時才會報警，即濕度增大時電子發聲器兩端電壓增大，
∴電子發聲器應并聯在R₀兩端．
故答案為：（兩個電路中的任意一個均可）
（1）如上圖所示；
（2）大于；1；
（3）R₀．

點評：本題考查了電路的動態分析和電路圖的設計以及歐姆定律的應用，關鍵是利用好題干中所給的條件，注意有用信息的挖掘．