Question

【題目】在綜合實踐活動中，科技小組設計了一個由壓敏電阻控制的報警電路。如圖所示，電源電壓恒為18V，電阻箱最大阻值為999.9Ω。報警器（電阻不計）通過的電流達到或超過10mA會報警，超過20mA會損壞。壓敏電阻Rx在壓力不超過800N的前提下，其阻值隨壓力F的變化規律如下表所示。

壓力 F/N	0	50	100	150	200	250	300	…
電阻 Rx/Ω	580	560	540	520	500	4.80	460	…

（1）為不損壞元件，報警電路允許消耗的最大功率是多少______？

（2）在壓敏電阻Rx所受壓力不超過800N的前提下，報警電路所選滑動變阻器的最大阻值不得小于多少______？

（3）現要求壓敏電阻受到的壓力達到或超過200N時，電路報警。按照下列步驟調試此報警電路：

①電路接通前，滑動變阻器滑片P置于b端；根據實驗要求，應將電阻箱調到一定的阻值，這一阻值為_______ Ω；

②將開關向_______端（填數字）閉合，調節_______，直至_______；

③保持_______，將開關向另一端閉合，報警電路即可正常使用。

（4）對（3）中已調試好的報警電路，現要求壓敏電阻受到的壓力達到或超過700N時，電路報警。若電源電壓可調，其它條件不變，則將電源電壓調為_______ V即可。

Answer 1

【答案】0.36W 1540Ω 500 2 滑動變阻器的滑片P 報警器報警 滑動變阻器的滑片P位置不變 16

【解析】

(1)超過20mA會損壞，消耗的最大功率是：；

(2)由表格數據可知，壓力每增大50N，電阻R的阻值減小20Ω，即電阻R的阻值隨壓力F的增大而減小，應是一次函數關系，設為R=kF+b，把F=0N、R=580Ω和F=50N、R=560Ω代入可得：R=580Ω，560Ω=k×50N+b，解得：k=0.4Ω/N，b=580Ω，所以電子元件的阻值R隨壓力F變化的關系式是R=580Ω0.4Ω/N×F，當壓敏電阻Rx所受壓力是800N時，電阻為：R=580Ω0.4Ω/N×800N，解得：R=260N，當電路中的電流為10mA時，電路中的總電阻：，則此時滑動變阻器的最大阻值：R′=R總R=1800Ω260Ω=1540Ω；

(3)現要求壓敏電阻受到的壓力達到或超過200N時，電路報警。按照下列步驟調試此報警電路：

①電路接通前，滑動變阻器滑片P置于b端；根據實驗要求，應將電阻箱調到一定的阻值，這一阻值為500Ω，要求壓敏電阻受到的壓力達到或超過200N時，由表中數據可得，此時壓敏電阻是500Ω；

②為了保證電阻箱電阻500Ω連入電路，將開關向2端閉合，調節滑動變阻器的滑片P，直至報警器報警，這時滑動變阻器的一部分電阻也連入電路；

③利用控制變量法，保持滑動變阻器的滑片P位置不變，即滑動變阻器的電阻不變，將開關向1端閉合，報警電路即可正常使用，即保證壓力達到或超過200N時，電路報警；

(4)壓敏電阻是500Ω時，滑動變阻器的電阻： ，壓敏電阻受到的壓力達到或超過700N時，由R=580Ω0.4Ω/N×F，得電阻是：R=300Ω，電路報警時需要的電源電壓：.