2023年中考物理復習輔導系列《歐姆定律之動態(tài)電路在生活中的應用》

歐姆定律之動態(tài)電路在生活中的應用一、自動扶梯電路1.（2023年海南中考題）如圖甲為某商場安裝的扶梯自動計數器簡化電路圖。已知電源電壓U=12V，R1為光敏電阻，R2=20Ω，當有光照射時R1=20Ω；當扶梯上有顧客經過，擋住射向R1的光線時，R1的阻值增大，計數器就計數一次。圖乙為某段時間內R2兩端的電壓Uab隨時間t變化的圖像。（1）當有光照射時，電路中的電流為多大?（2）當扶梯上有顧客經過時，R1的阻值為多大?（3）這段時間內電路消耗的電能是多少?解析：（1）當有光照射時，電路中的電流為：（2）當扶梯上有顧客經過，擋住射向R1的光線時，R1的阻值增大，電路中的總電阻變大，電路中的電流變小，根據題圖可知:此時加在定值電阻兩端的電壓為U2=2V此時電路中的電流為：；根據串聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律,此時光敏電阻兩端的電壓為：U1=U－U2=12V－2V=10V光敏電阻的阻值為：（3）這段時間內電路消耗的電能是：W=UIt=12V×0.3A×2s＋12V×0.1A×0.4s=7.68J答：（1）當有光照射時，電路中的電流為0.3A；（2）當扶梯上有顧客經過時，R1的阻值為100N；（3）這段時間內電路消耗的電能是7.68J。二、電梯超載報警電路2.（2023年內蒙古呼和浩特市中考題）電梯超載容易引發(fā)安全隱患，其超載報警電路簡圖，如圖所示。電源電壓恒定不變，為保護電阻，R為壓敏電阻，阻值大小隨電梯內壓力增大而減小，電流表的示數超過臨界值就會自動報警。電梯正常工作，當有人進入電梯后，則（）A.電流表示數減小B.電壓表示數增大C.電壓表與電流表示數之比減小D.因為電阻R0是定值電阻，所以它的電壓和電流不變【解析】A.由電路圖可知，R0與R串聯(lián)，電流表測電路中電流，當有人進入電梯后，壓力增大，壓敏電阻阻值減小，因此電阻中總電阻減小，由歐姆定律可知，電路中電流變大，故電流表示數變大，故A不符合題意；B.圖中，電壓表測R兩端電壓，當有人進入電梯后，壓力增大，壓敏電阻阻值減小，電源電壓不變，由串聯(lián)電路分壓原理可知，壓敏電阻兩端減小，即電壓表示數減小，故B不符合題意；C.由電路圖可知，電壓表測壓敏電阻兩端電壓，電流表測電路中電流，串聯(lián)電路中電流處處相等，因此電壓表與電流表的比值即為壓敏電阻的阻值，人進入電梯后，壓力增大，壓敏電阻阻值減小，因此電壓表與電流表示數之比減小，故C符合題意；D.因為串聯(lián)電路中電流處處相等，人進入電梯后，電路中電流相等，因此通過R0的電流增大，壓敏電阻兩端電壓減小，由串聯(lián)電路電壓特點可知，R0兩端電壓變大，故D不符合題意。故選C。【答案】C。三、闖紅燈違規(guī)證據記錄器3.小華設計了一種“闖紅燈違規(guī)證據記錄器”，用于機動車輛闖紅燈時進行拍照記錄。電路如圖甲所示，電路中的光控開關在接收到紅光照射時會自動閉合，否則處于斷開狀態(tài)。壓敏電阻安裝在車輛停止線外，電阻大小會隨著所受車輛的壓力而變化，變化規(guī)律如圖乙所示。繼電器線圈電阻為10Ω，通過的電流達到0.06A時銜鐵被吸引?？刂齐娐冯娫措妷簽?V。（g取10N/kg）（1）當記錄器拍攝闖紅燈的機動車時，工作電路中的指示燈將_______（選填“發(fā)光”或“熄滅”）；（2）當綠燈亮時，車輛正常通行，該記錄器控制電路消耗的功率為多少W?當紅燈亮時，車輛按規(guī)定停在停止線內，該記錄器控制電路消耗的功率為多少W?（3）小明分析發(fā)現，當質量小于多少kg的車輛闖紅燈時，該記錄器不能拍照記錄.若要使質量小一些的汽車闖紅燈，該記錄器能夠拍照記錄，改進措施是_____________________________________?！窘馕觥康谝粏枺寒斢涗浧髋臄z闖紅燈的機動車時，也就是工作電路中電控照相機工作，那么電控照相機所在的電路接通，銜鐵被吸下，下端的觸點接通，指示燈所在支路斷路，故指示燈熄滅。第二問：對于這種電磁結合的題目，一定要分清楚題目中分析的是控制電路還是工作電路。第二問分析的是控制電路消耗的功率，控制電路的電源已知，為U=6V，線圈電阻R線=10Ω，壓敏電阻阻值R壓，可由乙圖查得。當綠燈亮，車輛正常通行時，控制電路的電控開關接收不到紅光處于斷開狀態(tài)，控制電路斷路，因此控制電路消耗的功率為0。當紅燈亮，控制電路的電控開關接收到紅光，控制電路通路，而車輛停在停止線內，不在壓敏電阻上，即壓敏電阻受到的壓力為0，由乙圖可知，此時壓敏電阻的阻值R壓=240Ω，那么控制電路的總功率為：第三問：記錄器不能拍照記錄時，電控照相機所在的支路斷路，上端的觸點接通，銜鐵未被吸下，根據題干信息，銜鐵未被吸下時控制電路的電流I<Imin=0.06A。由于控制電路電源電壓、線圈電阻已知，可以求出此時壓敏電阻的大小，故：代入數據，求得R壓′=90Ω由乙圖可知，壓敏電阻所受的壓力F=4×103N，此時車輛的質量：故質量小于400kg的車輛闖紅燈時，該記錄器不能拍照記錄。若要使質量小一些的汽車闖紅燈，該記錄器能夠拍照記錄，即要讓銜鐵更容易被吸下，加強電磁鐵的磁性，可以增加線圈匝數；或者增加控制電路中的電流，可以提高控制電源電壓?！敬鸢浮浚?）熄滅；（2）當綠燈亮時，車輛正常通行，記錄器控制電路消耗的功率為0；當紅燈亮時，車輛按規(guī)定停在停止線內，記錄器控制電路消耗的功率為0.144W；（3）質量小于400kg的車輛闖紅燈時，該記錄器不能拍照記錄；增加線圈匝數或提高控制電源電壓。四、電學身高測定儀4.某實驗小組的同學決定設計一個簡易的身高測量儀，可用器材有電壓恒定的電源、電壓表、電阻絲、定值電阻、開關、導線（若干）等。他們的設想是：用滑片在繃直的電阻絲上滑動代替滑動變阻器，將電壓表改裝成身高顯示儀，所測身高越高，顯示儀示數越大，且刻度均勻。（1）同學們設計了如圖所示的電路，其中符合要求的一個電路是________（填寫電路圖的序號）。（2）確定正確的電路設計方案后，小組成員開始對器材的參數進行選擇。他們采用了電壓為U的電源、一根長為L的均勻電阻絲（單位長度的電阻為r）、量程為0－U0的電壓表（U0＜U）。為了讓測量儀測身高的范圍能達到最大，且測量精確度最高，選擇的定值電阻R1的阻值應該為多少？（用已知量表示）（3）小組同學利用選定的器材連接好了符合要求的測量電路。先對身高為h1的小明進行了測量后，又對小華進行測量，電壓表的示數變化了ΔU，則小華的身高為多高？（用已知量表示）分析：（1）刻度均勻說明電壓表的示數與所測電阻的變化量成正比，這就要保證電路中的電流不變，因此要創(chuàng)建“假滑動變阻器”。身高越高，顯示儀示數越大，說明隨著人體高度的增加，電壓表所測量部分的電阻在變大。（2）為了讓測量儀測身高的范圍能達到最大，且測量精確度最高，應讓滑片位于最上端時電壓表的示數恰好達到最大。（3）電路中的電流不變，電壓表示數的變化量與電阻的變化量成正比，據此可以求得電阻的變化量。又因為電阻的變化量與長度的變化量成正比，據此可以求得長度的變化量。解答：（1）甲圖：R1與R2串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，所測身高越大時，R2接入電路中的電阻變大，由串聯(lián)電路的分壓特點可知，R2兩端分得的電壓變大，由串聯(lián)電路的電壓特點可知，R1兩端的電壓變小，即顯示儀（電壓表）的示數變小，故甲不符合要求；乙圖：R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2滑片上方電阻絲兩端的電壓，由電壓表的內阻很大、在電路中相當于斷路可知，所測身高越大時，滑片上移，電壓表所測電阻絲的阻值減小，但接入電路中的電阻不變，根據歐姆定律可知電路中的電流不變，顯示儀（電壓表）的示數變小，故乙不符合要求；丙圖：R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2滑片下方電阻絲兩端的電壓，所測身高越大時，滑片上移，電壓表所測電阻絲的阻值增大，但接入電路中的電阻不變，根據歐姆定律可知電路中的電流不變，顯示儀（電壓表）的示數變大，電壓表的示數UV＝IR2，由于電流不變，電壓表的示數與滑動變阻器接入電路的阻值成正比，因此顯示儀刻度均勻，故丙符合要求；丁圖：R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，由電壓表的示數可知，所測身高越大時，顯示儀（電壓表）的示數越大，但刻度不均勻，故丁不符合要求；故選：丙。（2）為了讓測量儀測身高的范圍能達到最大，且測量精確度最高，應讓滑片位于最上端時電壓表的示數恰好達到U0，此時電路中的電流：此時R1兩端的電壓U1＝U﹣U0，則定值電阻R1的阻值：（3）由上述分析可知，丙圖中電路中的電流始終不變，兩次電阻的差值為：又因單位長度的電阻為r，所以電阻絲相差的長度，也就是兩個同學身高的差值為：則小華的身高為：5.（2022·湖北黃岡二模）如圖是某興趣小組設計的身高體重測量儀的原理圖，人腳踏板下方有一個壓敏電阻R1，，其阻值隨壓力F增大而減小，滑動變阻器R2是豎直放置在某一固定高度的電阻棒，滑片P可以隨身高的變化豎直上下移動，下列關于該身高體重測量儀說法正確的是（）A.當人的身高越高時，電壓表示數越小B.當人的質量越小時，電流表A1的示數越大C.佳佳和怡怡同學利用該儀器來測量身高，發(fā)現佳佳站上去時，電流表A2的示數相對于怡怡站上去時而言較小，說明怡怡同學身高相對較矮D.該儀器可以測量任意身高和體重【解析】圖左側電路為串聯(lián)電路，電壓表測量滑動變阻器R2兩端的電壓，電流表A2測量電路中的電流；圖左側電路中電流表A1測R1的電流。A.當人的身高越高時，滑片P豎直上移，滑動變阻器R2的阻值變大，根據串聯(lián)分壓的規(guī)律，滑動變阻器R2的兩端的電壓變大，即電壓表示數變大，故A錯誤；B.壓敏電阻R1的阻值隨壓力F增大而減小，當人的質量越小時，壓力越小，壓敏電阻R1的阻值越大，通過R1的電流就越小，即電流表A1的示數越小，故B錯誤；C.佳佳和怡怡同學利用該儀器來測量身高，發(fā)現佳佳站上去時，電流表A2的示數相對于怡怡站上去時而言較小，則說明此時滑動變阻器R2較大，即滑片P的位置較高，說明佳佳同學較高，即怡怡同學身高相對較矮，故C正確；D.因電壓表、電流表有量程，且滑片P的移動范圍有限，所以該儀器測量的身高和體重也是有范圍的，故D錯誤。故選C?！敬鸢浮緾。五、汽車油量表動態(tài)電路問題6.（2023年湖北堰中考題）如圖是測量油箱內油量的裝置，其中R是滑動變阻器的電阻片，AP是輕質滑桿，且AO>OP，P是滑桿上可沿電阻片滑動的滑片，R0是定值電阻。油量減少時，浮子通過連桿帶動滑桿繞O點轉動，使滑片P在R上滑動。（1）電路中的油量表相當于一只_________（選填“電流表”、“電壓表”或“電能表”）；（2）浮子下降時，連桿對滑桿AP施加動力F1，此時滑桿是________（選填“省力”、“費力”或“省功”）杠桿，油量表示數________（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！窘馕觥浚?）電路中的油量表相當于一只電流表；（2）浮子下降時，連桿對滑桿AP施加動力F1，0是支點，AO>OP；此時滑桿的動力臂比阻力臂長，是省力杠桿；浮子下沉時，AOP逆時針轉動，滑動變阻器接入電路的有效電阻變大，根據歐姆定律，電路中的電流變小，油量表示數變小?！敬鸢浮浚?）電流表；（2）省力；變小。7.（2011·廣西貴港中考模擬）如圖所示，是一種