粤沪版九年级物理难点突破：传感器应用型电路计算（有详解）

中小学教育资源及组卷应用平台
粤沪版九年级物理难点突破：传感器应用型电路计算
1．亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路。其电路原理图如图甲所示，电源电压保持不变。电压表量程为0～3V，R0是定值电阻，阻值为150Ω，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。闭合开关S后，当环境温度为20℃时，求：
（1）R1的阻值随温度降低而 　 　。
（2）R1的阻值为多少？此时电压表的示数为1.5V，通过R0的电流为多少？
（3）电源电压为多少？
（4）电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？
2．如图甲所示为一个超声波加湿器，它可以对干燥的房间进行加湿，给人们创设舒适的生活环境，图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12V，定值电阻R0＝20Ω，湿敏电阻R的阻值随湿度（RH）变化的关系图象如图丙所示。在电路安全工作的前提下，电流表的示数范围为0﹣0.2A，电压表的示数范围为0﹣9V，求：
（1）当电流表示数为0.2A时，电压表的示数；
（2）当湿度为50%时，电路中电流表的示数；
（3）请通过计算说明该装置能否监测到90%的湿度值。
3．石室联中物理兴趣小组在课外实践活动中，制作了一个测量质量的电子秤，其原理如图中的虚线框所示，它主要有四部分构成：踏板和压力杠杆ABO，定值电阻R0，压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示质量大小的仪表一电压表V（未画出）．其中AB：BO＝4：1，且已知压力传感器R的电阻与所受压力F变化的关系如下表所示．（g取10N/kg）设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，电源电压恒为6V．
F/N 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0
（1）当压力增大时，电压表的示数也变大．请在图中正确添加电压表．
（2）踏板空载时，电压表的示数如图所示，求定值电阻R0的大小．
（3）当在踏板上放置50kg的物体时，电压表的读数是多大．
4．参加全国青少年创新大赛，小强运用电学知识设计了一个电子身高测量仪，如图所示。其中定值电阻R0＝5Ω，电源电压恒为4.5V，R是固定的、竖直放置的硬电阻棒，总电阻为15Ω，其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比，金属杆cd和MP（右端P是滑片）与电路接触良好，电阻不计。
（1）R0在电路中的作用是 　 　。
（2）当被测身高增加时，电压表的示数 　 　，电流表的示数 　 　。（选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（3）身高为168cm小强用该测量仪测量时，电流表示数为0.5A，此时电阻棒R接入电路的电阻为多少Ω？
（4）若电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，为保证电路各元件安全工作，则随着身高而变化大小的R能接入电路的最大阻值是多少Ω？
5．张彬同学为了检测空气污染的指数，设计了如图甲所示的电路，R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气污染指数的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变，R0＝5Ω，当电压表为4V时，求：
（1）通过R0的电流；
（2）此时电路总电阻的阻值；
（3）当电路中电流为1.2A时，空气污染指数是多少API？
6．为防止酒驾事故的出现，酒精测试仪被广泛的应用。有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪工作原理如图甲所示。电源电压恒为8V，当接触到酒精气体浓度增大时，其电阻值降低，如图乙所示。当酒精气体的浓度为0时，R2的电阻值为60Ω。使用前要通过调零旋钮（即滑动变阻器R1的滑片）对酒精测试仪进行调零，此时电压表的示数为6V。问：
（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为多少？
（2）电压表的示数为6V时，滑动变阻器R1的阻值为多少？
（3）现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8mg/mL，当电流表的示数为0.2A，滑动变阻器R1的阻值为20Ω时，试通过计算判断被检查者是否酒驾。
7．为了改善路况，专家研究出来一种新型材料制作井盖，大大提高了井盖的抗压能力。某科技小组为了测试该材料的抗压能力，取下来一小块样品进行抗压力测试。如图甲所示，将该材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，在样品上施加压力F，改变压力F的大小，进行多次实验。已知压力传感器的电阻R随压力F变化的关系如图乙所示，电源电压恒定不变，定值电阻R0＝20Ω。问：
（1）压力为零时，压力传感器的电阻为 　 　Ω，若此时电流表的示数为0.2A，电源电压是　 　 　V；
（2）当电流为0.6A时，该材料将要破损，则该材料能承受的最大压力为多少N？
（3）科技小组想继续利用此装置改装为磅秤，如果电流表的量程为“0～1A”，该磅秤能测量的最大质量为多少？
8．随着我国救助体系的全面建设，蓝天救援队在各地陆续成立，可随时待命应对各种紧急救援。为保护救援队员潜水时的安全，潜水时会携带如图甲所示的水压表和深度表。图乙是一款深度表的简化电路图，电源电压U＝6V且恒定不变，定值电阻R0＝10Ω，Rp是压敏电阻，Rp的阻值随水的深度变化的图象如图丙所示，Rp允许通过的最大电流为0.24A。深度表由电压表（量程0～3V）改装。
（1）随着下潜深度的增大，压敏电阻的阻值逐渐 　 　（选填“增大”或“减小”）；在电路中连入R0
的目的是 　 　。
（2）救援队员下潜到水下10m深处时，电压表的示数为多大？
（3）在电路安全的情况下，该深度表能测量的最大深度为多少米？
9．亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路。其电路原理图如图所示，电源电压保持不变。电压表量程为0～3V，R0是定值电阻，阻值为150Ω，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图所示。闭合开关S后，当环境温度为20℃时，求：
（1）R1的阻值为多少？此时电压表的示数为1.5V，通过R0的电流为多少？
（2）电源电压为多少？
（3）电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？
10．在学校综合实践活动课上，小玲设计了一个电子身高测量仪，如图所示．电源电压U＝6V，定值电阻R0＝20欧，电压表的示数与身高的关系如下表所示．
身高h/cm 160 165 170 175 180
电压表示数U/V 0 2 3 3.6 4
（1）电路的最大电流是多少？
（2）身高180cm的同学站立时，此时滑动变阻器接入电路的电阻值多大？
（3）当电压表示数为1V时，被测同学的身高多少？
11．如图为湿度表的简化工作原理图，电源电压恒为6V，定值电阻R0＝5Ω，R为湿敏电阻，其阻值R随环境湿度RH的变化如图所示，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”。闭合开关S，在保证两表安全的情况下：
（1）环境湿度增加，电流表的示数 　 　。
（2）当电路中电流表的示数为400mA时，电阻R的阻值为多少？
（3）环境湿度为60%时，电压表的示数为多少？
（4）湿度表能够测量的最大环境湿度是多少？
12．初一年级男同学小刚对体质健康测试中的坐位体前屈项目非常感兴趣。他利用家中器材自制了一个坐位体前屈项目测试仪，原理图如图所示，电源的电压6V，R1的电阻为30Ω。其中电阻丝R2粗细均匀，总长度为30cm，闭合开关，推挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0，电流表的示数为0.05A。推挡板P在A端时，坐位体前屈成绩为30cm。
（1）求电阻R2的阻值。
（2）求推动挡板P到A端时电压表示数。
（3）国家体质标准中初一年级男生坐位体前屈成绩大于14.8cm为优秀。小刚进行测试时电压表示数为3V时。请计算判断小刚同学成绩是否达到优秀？
13．“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。对此今年双节前后，我市公安部门在宣传交通规则的同时，也加大了对酒驾的查处。如图甲是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压U＝8V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如图乙所示。气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。使用前通过调零旋钮调节滑动变阻器R2的滑片，当酒精气体含量为0时，此时电压表示数为U1＝5V，调零后R2的滑片位置保持不变。
（1）当电压表示数为U1＝5V时，通过R1的电流多大？
（2）当电压表示数为U1＝5V时，R2接入电路中的阻值多少？
（3）某次检测中，电流表示数I1＝0.2A，请通过计算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。
14．创建生态文明城市需要我们共同关注环境，我县某科技兴趣小组为了检测空气质量的指数，设计了如图甲所示的检测电路。R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变，R0＝10Ω，当电压表示数为8V时，求：
（1）通过R0的电流；
（2）气敏电阻R的阻值；
（3）此时空气的质量指数。
15．为了改善路况，专家研究出来一种新型材料制作井盖，大大提高了井盖的抗压能力。某同学为了测试该材料的抗压能力，取下来一小块样品进行抗压力测试，如图（甲）所示，该材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，经过多次压力实验，压力传感器的电阻R随压力F变化的过程如图（乙）。电源电压24V，定值电阻R0＝20Ω。求：
（1）压力为零时，电流表的示数。
（2）经过多次实验，当电流为0.6A时，该材料将要破损，求该材料承受的最大压力？
（3）小红想继续利用此装置改装为磅秤，如果电流表的量程为“0～1A”，该磅秤能测量的最大质量为多少？
16．某型号油量表工作原理如图甲所示，电源电压恒为24V，R0＝20Ω，油量表实际上是量程为0～0.6A的电流表，R1为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图象如图乙所示。
（1）由乙图可知：压敏电阻R1随压力F的增大而　 　，当油箱中的汽油用完时，R1的电阻为　 　Ω。
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表满偏），求R1的阻值。
（3）当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为多少？
17．如图甲所示，在2015年某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料的承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关s，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图丙所示。电源的电压＝24V，定值电阻R0＝10Ω．求：
（1）在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是多少？
（2）在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是多少？
18．为了减少食物浪费，某自助餐厅开展了“吃多少，拿多少”的活动，在台上放了一个电子秤，其电路原理如图甲所示，电源电压为6V，恒定不变，经过多次实验，电阻R2与盘中食物的质量关系如图乙所示。
（1）当盘中无食物时，R2的阻值；
（2）当盘中无食物时，I＝10mA，求R1。
19．某型号汽车的油量显示电路如图甲所示，其中定值电阻R0＝10Ω，R为压敏电阻（厚度不计），位于油箱底部，A表是一量程为0～0.6A的电流表，作为油量指示表。压敏电阻的电阻值随汽油产生的压强的变化而变化，其对应关系如图乙所示。已知加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油密度ρ油＝0.7×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强；
（2）电源的电压；
（3）汽油耗尽时电流表的示数。
20．小明和同学利用实验室器材，设计了如图所示的风速仪以测量风速。电源电压为6V且保持不变，保护电阻R0＝12Ω，电压表采用0～3V量程且与始终与电路接通，金属电阻硬棒ab固定不动且最大阻值R＝12Ω，滑片P与ab接触良好。S闭合，无风时，P在b端，风从右侧以最大风速吹向受风板时，滑片P恰好滑动到a端。
（1）风速最大时，电压表、电流表示数分别为多少？
（2）若要将图中的电压表或电流表改装成风速表，应该将哪个表改作风速表？请说明理由。
粤沪版九年级物理难点突破：传感器应用型电路计算
参考答案与试题解析
1．亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路。其电路原理图如图甲所示，电源电压保持不变。电压表量程为0～3V，R0是定值电阻，阻值为150Ω，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。闭合开关S后，当环境温度为20℃时，求：
（1）R1的阻值随温度降低而 　变大　。
（2）R1的阻值为多少？此时电压表的示数为1.5V，通过R0的电流为多少？
（3）电源电压为多少？
（4）电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？
【解答】解：由图甲可知，该电路为R1和R0的串联电路，电压表测R0两端的电压；
（1）由图乙可知，温度越低，R1的阻值越大，因此R1的阻值随温度降低而变大；
（2）由图乙可知，当环境温度为20℃时，R1的阻值为250Ω；
已知此时电压表示数为1.5V，即R0两端的电压为U0＝1.5V，已知R0＝150Ω，
则通过R0的电流为：；
（3）由串联电路的电流特点可知通过R1的电流为I1＝I0＝0.01A，
由I＝可知R1两端的电压为：U1＝I1R1＝0.01A×250Ω＝2.5V，
由串联电路的电压特点可知电源电压为：U＝U0+U1＝1.5V+2.5V＝4V；
（4）已知电压表量程为0～3V，即R0两端的电压最大为U0大＝3V，
则电路中的最大电流为：I大＝＝＝0.02A，
由串联电路的电压特点可知此时R1两端的最小电压为：U1小＝U﹣U0大＝4V﹣3V＝1V，
则R1的最小阻值为：R1小＝＝＝50Ω，
由图乙可知，此时对应的温度为100℃，即此电路所允许的最高环境温度为100℃。
答：（1）变大；
（2）R1的阻值为250Ω；此时电压表的示数为1.5V，通过R0的电流为0.01A；
（3）电源电压为4V；
（4）电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是100℃。
2．如图甲所示为一个超声波加湿器，它可以对干燥的房间进行加湿，给人们创设舒适的生活环境，图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12V，定值电阻R0＝20Ω，湿敏电阻R的阻值随湿度（RH）变化的关系图象如图丙所示。在电路安全工作的前提下，电流表的示数范围为0﹣0.2A，电压表的示数范围为0﹣9V，求：
（1）当电流表示数为0.2A时，电压表的示数；
（2）当湿度为50%时，电路中电流表的示数；
（3）请通过计算说明该装置能否监测到90%的湿度值。
【解答】解：由图可知，定值电阻R0与湿敏电阻R串联，电压表测量湿敏电阻R两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）当电流表的示数为0.2A时，
根据欧姆定律I＝知此时定值电阻R0两端的电压为：
U0＝IR0＝0.2A×20Ω＝4V，
根据串联电路电压的规律知湿敏电阻R两端的电压为：
UR＝U﹣U0＝12V﹣4V＝8V，即电压表的示数为8V；
（2）由图丙知湿度为50%时R的阻值为60Ω，
根据串联电路电阻的规律和欧姆定律知电路中的电流为：
I′＝＝＝0.15A，即当湿度为50%时电路中电流表的示数为0.15A；
（3）当电压表示数为9V时，由串联电路的电压特点可得，R0两端的电压：
U0′＝U﹣UR′＝12V﹣9V＝3V，
此时通过R0的电流：
I′＝＝＝0.15A，
由图丙可知，湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大，由串联分压规律可知，湿敏电阻两端的电压也越大（即电压表示数越大），由于电压表量程为0～9V，所以湿敏电阻R两端的电压最大为9V时，此时监测的湿度最大；
当湿敏电阻R两端的电压最大为9V，电路中的电流：I最小＝I′＝0.15A，
根据欧姆定律可知，R的最大电阻为：
R最大＝＝＝60Ω；
由图丙可知，装置能监测湿度的最大值为50%，所以该装置不能监测到90%的湿度值。
答：（1）当电流表示数为0.2A时，电压表的示数为8V；
（2）当湿度为50%时，电路中电流表的示数为0.15A；
（3）该装置不能监测到90%的湿度值。
3．石室联中物理兴趣小组在课外实践活动中，制作了一个测量质量的电子秤，其原理如图中的虚线框所示，它主要有四部分构成：踏板和压力杠杆ABO，定值电阻R0，压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示质量大小的仪表一电压表V（未画出）．其中AB：BO＝4：1，且已知压力传感器R的电阻与所受压力F变化的关系如下表所示．（g取10N/kg）设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，电源电压恒为6V．
F/N 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0
（1）当压力增大时，电压表的示数也变大．请在图中正确添加电压表．
（2）踏板空载时，电压表的示数如图所示，求定值电阻R0的大小．
（3）当在踏板上放置50kg的物体时，电压表的读数是多大．
【解答】解：（1）由表格数据可知，当压力增大时，压力传感器R的阻值变小，电路的总电阻变小，
由I＝可知，电路的电流变大，R0两端的电压变大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以压力传感器两端的电压变小，
要求压力增大时电压表的示数变大，所以电压表应并联在R0两端，如下图所示：
（2）设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，当踏板空载时，压力传感器受到的压力为0，
由表格数据可知，R＝300Ω，
由图可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，其示数U0＝1V，
此时传感器电阻两端的电压UR＝U﹣U0＝6V﹣1V＝5V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I＝＝，即＝，解得R0＝60Ω；
（3）当在踏板上放置50kg的物体时，托盘受到的压力F＝G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
由杠杆的平衡条件可得：F BO＝FR AO，
则压力传感器受到的压力FR＝F＝F＝×500N＝100N，
由表格数据可知，压力传感器的阻值R′＝240Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流I′＝＝＝0.02A，
则电压表的读数U0′＝I′R0＝0.02A×60Ω＝1.2V。
答：（1）如上图所示；
（2）定值电阻R0的阻值为60Ω；
（3）当在踏板上放置50kg的物体时，电压表的读数是1.2V．
4．参加全国青少年创新大赛，小强运用电学知识设计了一个电子身高测量仪，如图所示。其中定值电阻R0＝5Ω，电源电压恒为4.5V，R是固定的、竖直放置的硬电阻棒，总电阻为15Ω，其接入电路的电阻与接入电路的棒长成正比，金属杆cd和MP（右端P是滑片）与电路接触良好，电阻不计。
（1）R0在电路中的作用是 　保护电路　。
（2）当被测身高增加时，电压表的示数 　变大　，电流表的示数 　变小　。（选填“变大”、“变小”、“不变”）。
（3）身高为168cm小强用该测量仪测量时，电流表示数为0.5A，此时电阻棒R接入电路的电阻为多少Ω？
（4）若电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，为保证电路各元件安全工作，则随着身高而变化大小的R能接入电路的最大阻值是多少Ω？
【解答】解：（1）由电路图可知，电阻R0在电路起保护电路的作用。
（2）由电路图可知，电压表测滑动变阻器两端电压，被测身高增加时，滑动变阻器电阻棒接入电路的长度增加，
滑动变阻器接入电路的阻值变大，滑动变阻器的分压变大，因此电压表示数变大。
根据欧姆定律可知，电路中电流变小，故电流表示数变小。
（3）由欧姆定律得，电路总电阻：
R总1＝＝＝9Ω，
则滑动变阻器接入电路的阻值：
RPb1＝R总1﹣R0＝9Ω﹣5Ω＝4Ω。
（4）当电压表的示数为3V，R0两端的电压：
U0＝U﹣UR＝4.5V﹣3V＝1.5V，
电路中的电流：
I′＝＝＝0.3A＜0.6A，
此时身高测量仪测量的身高最大，电阻棒接入电路中的电阻最大，
最大阻值为：R′＝＝＝10Ω。
故答案为：（1）保护电路；
（2）变大；变小；
（3）电阻棒R接入电路的电阻为4Ω；
（4）随着身高而变化大小的R能接入电路的最大阻值是10Ω。
5．张彬同学为了检测空气污染的指数，设计了如图甲所示的电路，R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气污染指数的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变，R0＝5Ω，当电压表为4V时，求：
（1）通过R0的电流；
（2）此时电路总电阻的阻值；
（3）当电路中电流为1.2A时，空气污染指数是多少API？
【解答】解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压。
（1）当电压表示数U0＝4V时，通过电阻R0的电流：
I0＝＝＝0.8A；
（2）串联电路中，各处的电流相等，
电路电流：I＝I0＝0.8A，
此时电路总电阻：R串＝＝＝15Ω；
（3）当电路中电流I'＝1.2A时，
电路中的总电阻为：R总＝＝＝10Ω；
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知：
R′＝R总﹣R0＝10Ω﹣5Ω＝5Ω，
则＝＝0.2Ω﹣1，
由图乙可知，此时空气污染指数为50API。
答：（1）通过R0的电流为0.8A；
（2）此时电路总电阻的阻值为15Ω；
（3）当电路中电流为1.2A时，空气污染指数为50API。
6．为防止酒驾事故的出现，酒精测试仪被广泛的应用。有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪工作原理如图甲所示。电源电压恒为8V，当接触到酒精气体浓度增大时，其电阻值降低，如图乙所示。当酒精气体的浓度为0时，R2的电阻值为60Ω。使用前要通过调零旋钮（即滑动变阻器R1的滑片）对酒精测试仪进行调零，此时电压表的示数为6V。问：
（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为多少？
（2）电压表的示数为6V时，滑动变阻器R1的阻值为多少？
（3）现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8mg/mL，当电流表的示数为0.2A，滑动变阻器R1的阻值为20Ω时，试通过计算判断被检查者是否酒驾。
【解答】解：由电路图可知，两电阻串联，电流表测量电路电流，电压表测量R2两端电压；
（1）根据题意可知，当酒精气体的浓度为0时，电压表示数为6V，此时电流表的示数：I＝＝＝0.1A；
（2）因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以酒精气体的浓度为0时，R1两端电压：U1＝U﹣U2＝8V﹣6V＝2V，
由I＝可得，此时滑动变阻器R1的阻值：R1＝＝＝20Ω；
（3）当电流表的示数为0.2A时，电路的总电阻：R′＝＝＝40Ω，
因串联电路中的总电阻等于各部分电阻之和，所以传感器的电阻：R′2＝R′﹣R1＝40Ω﹣20Ω＝20Ω，
由图甲知，此时酒精的浓度为0.3mg/mL，且0.2mg/mL＜0.3mg/mL＜0.8mg/mL，所以被检测者酒驾。
答：（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为0.1A；
（2）电压表的示数为6V时，滑动变阻器R1的阻值为20Ω；
（3）当电流表的示数为0.2A时，被测者酒驾。
7．为了改善路况，专家研究出来一种新型材料制作井盖，大大提高了井盖的抗压能力。某科技小组为了测试该材料的抗压能力，取下来一小块样品进行抗压力测试。如图甲所示，将该材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，在样品上施加压力F，改变压力F的大小，进行多次实验。已知压力传感器的电阻R随压力F变化的关系如图乙所示，电源电压恒定不变，定值电阻R0＝20Ω。问：
（1）压力为零时，压力传感器的电阻为 　100　Ω，若此时电流表的示数为0.2A，电源电压是　 　24　V；
（2）当电流为0.6A时，该材料将要破损，则该材料能承受的最大压力为多少N？
（3）科技小组想继续利用此装置改装为磅秤，如果电流表的量程为“0～1A”，该磅秤能测量的最大质量为多少？
【解答】解：
由电路图可知，定值电阻与压力传感器串联，电流表测量电路电流。
（1）由图乙可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为100Ω；
由I＝可知，电源电压：U＝I（R0+R）＝0.2A×（20Ω+100Ω）＝24V；
（2）由I＝可知，当电流为0.6A时，电路的总阻值：R总′＝＝＝40Ω，
因串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，所以压力传感器的阻值：R′＝R总′﹣R0＝40Ω﹣20Ω＝20Ω，
由图乙可知，当压力传感器的阻值为20Ω时，压力大小为6000N；
（3）根据电流表的量程可知，电路最大电流为1A，此时电路的总电阻：R总″＝＝＝24Ω，
压力传感器的阻值：R″＝R总″﹣R0＝24Ω﹣20Ω＝4Ω，
由图乙可知，此时磅秤受到的压力为10000N，即测量的最大物体重力为10000N，
由G＝mg可知，测量物体的最大质量：m最大＝＝＝1000kg。
答：（1）100；24；
（2）经过多次实验，当电流为0.6A时，该材料将要破损，该材料承受的最大压力为6000N；
（3）科技小组想继续利用此装置改装为磅秤，如果电流表的量程为“0～1A”，该磅秤能测量的最大质量为1000kg。
8．随着我国救助体系的全面建设，蓝天救援队在各地陆续成立，可随时待命应对各种紧急救援。为保护救援队员潜水时的安全，潜水时会携带如图甲所示的水压表和深度表。图乙是一款深度表的简化电路图，电源电压U＝6V且恒定不变，定值电阻R0＝10Ω，Rp是压敏电阻，Rp的阻值随水的深度变化的图象如图丙所示，Rp允许通过的最大电流为0.24A。深度表由电压表（量程0～3V）改装。
（1）随着下潜深度的增大，压敏电阻的阻值逐渐 　减小　（选填“增大”或“减小”）；在电路中连入R0
的目的是 　保护电路　。
（2）救援队员下潜到水下10m深处时，电压表的示数为多大？
（3）在电路安全的情况下，该深度表能测量的最大深度为多少米？
【解答】解：由电路图可知，开关闭合时，RP与R0串联，电压表测R0两端的电压。
（1）由图丙可知，潜水员下潜的深度增大，压敏电阻RP的阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流增大，可能烧坏电路，因此R0的作用是保护电路；
（2）由图丙可知，当救援队员下潜到水下10m深处时，压敏电阻的阻值RP＝30Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以此时电路中的电流：I＝＝＝＝0.15A，
则电压表的示数：U0＝IR0＝0.15A×10Ω＝1.5V；
（3）当电压表的示数U0大＝3V时，电路中的电流I大＝＝＝0.3A＞0.24A，则电路中的最大电流为0.24A，此时该深度表能测量的深度最大，
此时电路的总电阻R总′＝＝＝25Ω，
此时压敏电阻的阻值RP′＝R总′﹣R0＝25Ω﹣10Ω＝15Ω，由图丙可知，该深度表能测量的最大深度为40m。
答：（1）减小；保护电路；（2）救援队员下潜到水下10m深处时，电压表的示数为1.5V；
（3）在电路安全的情况下，该深度表能测量的最大深度为40m。
9．亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路。其电路原理图如图所示，电源电压保持不变。电压表量程为0～3V，R0是定值电阻，阻值为150Ω，R1是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图所示。闭合开关S后，当环境温度为20℃时，求：
（1）R1的阻值为多少？此时电压表的示数为1.5V，通过R0的电流为多少？
（2）电源电压为多少？
（3）电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？
【解答】解：由电路图可知，定值电阻R0与热敏电阻R1串联，电压表测R0两端的电压；
（1）由图（b）可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻R1＝250Ω，
电压表的示数为1.5V，通过R0的电流：I0＝＝＝0.01A；
（2）因串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以环境温度为20℃时，电路的总电阻：R＝R1+R0＝250Ω+150Ω＝400Ω，
因串联电路中各处的电流相等，所以由I＝可得，电源电压：U＝I0R＝0.01A×400Ω＝4V；
（3）由题意可知，电压表示数允许的最大值为3V，此时电路能够测量的温度最高，
因串联电路中各处的电流相等，所以，此时电路中的电流为：I′＝＝＝0.02A，
因串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和，所以，此时R1两端的电压：U1′＝U﹣U0′＝4V﹣3V＝1V，
此时热敏电阻的阻值：R1′＝＝＝50Ω，
由图（b）可知，热敏电阻的阻值为50Ω时对应温度为100℃，即此电路所允许的最高环境温度为100℃。
答：（1）R1的阻值为250Ω；此时电压表的示数为1.5V，通过R0的电流为0.01A；
（2）电源电压为4V；
（3）此电路所允许的最高环境温度是多100℃。
10．在学校综合实践活动课上，小玲设计了一个电子身高测量仪，如图所示．电源电压U＝6V，定值电阻R0＝20欧，电压表的示数与身高的关系如下表所示．
身高h/cm 160 165 170 175 180
电压表示数U/V 0 2 3 3.6 4
（1）电路的最大电流是多少？
（2）身高180cm的同学站立时，此时滑动变阻器接入电路的电阻值多大？
（3）当电压表示数为1V时，被测同学的身高多少？
【解答】解：（1）当滑动变阻器接入电路中阻值为0时，电路中电流最大，由题意可知，；
（2）由表格可知身高180cm时电压表的示数为4V，串联电路总电压等于各部分电压之和，
则定值电阻两端的电压：U0＝U﹣UR＝6V﹣4V＝2V，
此时通过电路的电流：I＝＝＝0.1A，
串联电路各处电流相等，则滑动变阻器接入电路的电阻值：R＝＝＝40Ω；
（3）由（2）可知，180cm时接入电路的电阻为40Ω，160cm时接入电路的电阻为0，则1cm的电阻丝的阻值为＝2Ω，
当电压表示数为1V时，定值电阻两端的电压：U0′＝U﹣UR′＝6V﹣1V＝5V，
此时通过电路的电流：I′＝＝＝0.25A，
此时滑动变阻器接入电路的电阻：R′＝＝＝4Ω，则滑动变阻器接入电路中的电阻丝的长度为cm＝2cm，
则该同学身高为160cm+2cm＝162cm。
答：（1）电路的最大电流是0.3A；
（2）身高180cm的同学站立时，此时滑动变阻器接入电路的电阻值为40Ω；
（3）当电压表示数为1V时，被测同学的身高为162cm。
11．如图为湿度表的简化工作原理图，电源电压恒为6V，定值电阻R0＝5Ω，R为湿敏电阻，其阻值R随环境湿度RH的变化如图所示，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”。闭合开关S，在保证两表安全的情况下：
（1）环境湿度增加，电流表的示数 　变大　。
（2）当电路中电流表的示数为400mA时，电阻R的阻值为多少？
（3）环境湿度为60%时，电压表的示数为多少？
（4）湿度表能够测量的最大环境湿度是多少？
【解答】解：由电路图可知，闭合开关，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）由右图知，当环境的湿度增加时，R的阻值减小，串联电路总电阻等于各分电阻之和，则串联电路的总电阻减小，由欧姆定律I＝可知电路中电流增大，即电流表示数变大；
（2）根据欧姆定律I＝知当电路中电流表的示数为400mA时电路的总电阻为：
R总＝＝＝15Ω，
由串联电路电阻的规律知电阻R的阻值为：
R＝R总﹣R0＝15Ω﹣5Ω＝10Ω；
（3）由右图知当环境湿度为60%时电阻为7.5Ω，
此时电路的电流为：
I′＝＝＝0.48A，
R0两端的电压为：
U0＝I′R0＝0.48A×5Ω＝2.4V，即电压表的示数为2.4V；
（4）因为电流表的量程为0﹣0.6A，要使湿度表能够测量的环境湿度最大，湿敏电阻的阻值需要最小，电路的总电阻也最小，电路的电流最大，最大为0.6A，由欧姆定律I＝得电路的最小电阻为：
R总最小＝＝＝10Ω，
由串联电路电阻的规律知湿敏电阻的最小值为：
R小＝R总最小﹣R0＝10Ω﹣5Ω＝5Ω，
此时定值电阻两端的电压为：
U0′＝I大R0＝0.6A×5Ω＝3V，此时没有超过电压表的量程，
对照右图知此时的环境湿度为80%，即湿度表能够测量的最大环境湿度是80%。
答：（1）变大；
（2）当电路中电流表的示数为400mA时，电阻R的阻值为10Ω；
（3）环境湿度为60%时，电压表的示数为2.4V；
（4）湿度表能够测量的最大环境湿度是80%。
12．初一年级男同学小刚对体质健康测试中的坐位体前屈项目非常感兴趣。他利用家中器材自制了一个坐位体前屈项目测试仪，原理图如图所示，电源的电压6V，R1的电阻为30Ω。其中电阻丝R2粗细均匀，总长度为30cm，闭合开关，推挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0，电流表的示数为0.05A。推挡板P在A端时，坐位体前屈成绩为30cm。
（1）求电阻R2的阻值。
（2）求推动挡板P到A端时电压表示数。
（3）国家体质标准中初一年级男生坐位体前屈成绩大于14.8cm为优秀。小刚进行测试时电压表示数为3V时。请计算判断小刚同学成绩是否达到优秀？
【解答】解：闭合开关，R1和R2串联，电压表测量与R2并联部分两端的电压，电流表测量电路电流，电压表相当于断路，挡板移动过程中，电路中电流不变。
（1）电流表的示数为0.05A，
根据欧姆定律可知R1两端的电压U1＝IR1＝0.05A×30Ω＝1.5V，
R2两端的电压U2＝6V﹣1.5V＝4.5V，
电阻R2的阻值R2＝＝＝90Ω；
（2）推动挡板P到A端时，电压表并联在R2两端，测量R2的电压，示数为4.5V；
（3）小刚进行测试时电压表示数为3V，此时电压表所并联的电阻丝的阻值R2′＝＝＝60Ω，
已知推挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0，推挡板P在A端时，坐位体前屈成绩为30cm，
故小刚同学的成绩为：×30cm＝20cm＞14.8cm，故成绩达到优秀。
答：（1）电阻R2的阻值为90Ω。
（2）推动挡板P到A端时电压表示数为4.5V。
（3）小刚同学成绩达到优秀。
13．“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。对此今年双节前后，我市公安部门在宣传交通规则的同时，也加大了对酒驾的查处。如图甲是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压U＝8V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如图乙所示。气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。使用前通过调零旋钮调节滑动变阻器R2的滑片，当酒精气体含量为0时，此时电压表示数为U1＝5V，调零后R2的滑片位置保持不变。
（1）当电压表示数为U1＝5V时，通过R1的电流多大？
（2）当电压表示数为U1＝5V时，R2接入电路中的阻值多少？
（3）某次检测中，电流表示数I1＝0.2A，请通过计算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。
【解答】解：（1）甲图中，两电阻串联，电压表测R1的电压，电流表测电路的电流，
由图乙知，气体中酒精含量为0时，R1＝50Ω，
此时电压表示数为U1＝5V，故电路的电流为：I＝＝＝0.1A，
（2）因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以变阻器两端电压：U2＝U﹣U1＝8V﹣5V＝3V
由I＝可得，变阻器接入电路中的阻值：R2＝＝＝30Ω；
（3）某次检测中电流表示数I1＝0.2A，
此时变阻器两端电压：U2＝I′R2＝0.2A×30Ω＝6V，
此时R1的阻值：R11＝＝＝10Ω，由图乙知，酒精含量达到80mg/100L，故为醉驾。
答：（1）当电压表示数为U1＝5V时，通过R1的电流0.1A；
（2）当电压表示数为U1＝5V时，R2接入电路中的阻值为30Ω；
（3）驾驶员属于醉驾。
14．创建生态文明城市需要我们共同关注环境，我县某科技兴趣小组为了检测空气质量的指数，设计了如图甲所示的检测电路。R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示，已知电源电压12V保持不变，R0＝10Ω，当电压表示数为8V时，求：
（1）通过R0的电流；
（2）气敏电阻R的阻值；
（3）此时空气的质量指数。
【解答】解：（1）由电路图可知，R0与R串联，电压表测量R0两端电压；
则通过R0的电流：I0＝＝＝0.8A；
（2）因串联电路两端电压等于各部分电压之和，
所以气敏电阻R两端电压：UR＝U﹣U0＝12V﹣8V＝4V，
由I＝可知，气敏电阻的阻值：
R＝＝＝5Ω；
（3）当R＝5Ω时，即＝＝0.2Ω﹣1，由图像乙可知，此时空气质量指数为50。
答：（1）通过R0的电流为0.8A；
（2）气敏电阻R的阻值为5Ω；
（3）此时空气的质量指数为50。
15．为了改善路况，专家研究出来一种新型材料制作井盖，大大提高了井盖的抗压能力。某同学为了测试该材料的抗压能力，取下来一小块样品进行抗压力测试，如图（甲）所示，该材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，经过多次压力实验，压力传感器的电阻R随压力F变化的过程如图（乙）。电源电压24V，定值电阻R0＝20Ω。求：
（1）压力为零时，电流表的示数。
（2）经过多次实验，当电流为0.6A时，该材料将要破损，求该材料承受的最大压力？
（3）小红想继续利用此装置改装为磅秤，如果电流表的量程为“0～1A”，该磅秤能测量的最大质量为多少？
【解答】解：由电路图可知，定值电阻与压力传感器串联，电流表测量电路电流。
（1）由图乙可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为100Ω，
电流表的示数：I＝＝＝0.2A；
（2）由I＝可得，当电流为0.6A时，电路的总阻值：
R总′＝＝＝40Ω，
因串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，
所以压力传感器的阻值：R′＝R总′﹣R0＝40Ω﹣20Ω＝20Ω，
由图乙可知，当压力传感器的阻值为20Ω时，压力大小为6000N；
（3）根据电流表的量程可知，电路最大电流为1A，此时电路的总电阻：
R总″＝＝＝24Ω，
压力传感器的阻值：R″＝R总″﹣R0＝24Ω﹣20Ω＝4Ω，
由图乙可知，此时磅秤受到的压力为10000N，即测量的最大物体重力为10000N，
由G＝mg可知，测量物体的最大质量：
mmax＝＝＝1000kg。
答：（1）压力为零时，电流表的示数为0.2A。
（2）该材料承受的最大压力为6000N；
（3）磅秤能测量的最大质量为1000kg。
16．某型号油量表工作原理如图甲所示，电源电压恒为24V，R0＝20Ω，油量表实际上是量程为0～0.6A的电流表，R1为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图象如图乙所示。
（1）由乙图可知：压敏电阻R1随压力F的增大而　减小　，当油箱中的汽油用完时，R1的电阻为　220　Ω。
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表满偏），求R1的阻值。
（3）当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为多少？
【解答】解：
（1）由图乙可知，当压力增大时，压敏电阻R1的阻值在减小，当油箱中的汽油用完时，压力为0，R1的电阻值最大为220Ω；
（2）由题意可知，油箱装满汽油时，电流表示数为0.6A，
此时电路中的总电阻：
R＝＝＝40Ω，
则压敏电阻的阻值：
R1′＝R﹣R0＝40Ω﹣20Ω＝20Ω；
（3）当油箱中的汽油用完时，压敏电阻所受的压力F＝0，由图可知此时R1＝220Ω，
电路中的总电阻：R′＝R1+R0＝220Ω+20Ω＝240Ω，
此时电路中的电流：I′＝＝＝0.1A。
故答案为：（1）减小；220；
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表满偏），R1的阻值为20Ω。
（3）当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为0.1A。
17．如图甲所示，在2015年某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料的承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关s，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图丙所示。电源的电压＝24V，定值电阻R0＝10Ω．求：
（1）在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是多少？
（2）在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是多少？
【解答】解：（1）在重物下落的过程中，压力传感器受到的压力不变，电阻不变，电路中的电流不变，
由图乙可知，电路中的电流I＝0.2A，
由I＝可得，电路中的总电阻：
R总＝＝＝120Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，压力传感器R的阻值：
R＝R总﹣R0＝120Ω﹣10Ω＝110Ω；
（2）在测试过程中，样品受到的撞击力最大时，压敏电阻的阻值最小，电路中的电流最大，
由图乙可知，电路中的最大电流I′＝1.2A，
此时电路中的总电阻：
R总′＝＝＝20Ω，
则压力传感器R的阻值：
R′＝R总′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，
由图丙可知，样品受到的最大撞击力为600N。
答：（1）在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是110Ω；
（2）在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是600N。
18．为了减少食物浪费，某自助餐厅开展了“吃多少，拿多少”的活动，在台上放了一个电子秤，其电路原理如图甲所示，电源电压为6V，恒定不变，经过多次实验，电阻R2与盘中食物的质量关系如图乙所示。
（1）当盘中无食物时，R2的阻值；
（2）当盘中无食物时，I＝10mA，求R1。
【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流；
（1）由图乙可知，当盘中无食物时，R2＝500Ω；
（2）当盘中无食物时，I＝10mA＝0.01A，
由I＝可得，
电路的总电阻：
R＝＝＝600Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R1的阻值：
R1＝R﹣R2＝600Ω﹣500Ω＝100Ω。
答：（1）当盘中无食物时，R2的阻值为500Ω；
（2）当盘中无食物时，I＝10mA，R1的阻值为100Ω。
19．某型号汽车的油量显示电路如图甲所示，其中定值电阻R0＝10Ω，R为压敏电阻（厚度不计），位于油箱底部，A表是一量程为0～0.6A的电流表，作为油量指示表。压敏电阻的电阻值随汽油产生的压强的变化而变化，其对应关系如图乙所示。已知加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油密度ρ油＝0.7×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强；
（2）电源的电压；
（3）汽油耗尽时电流表的示数。
【解答】解：（1）加满汽油时油的深度为0.4m，所以加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为：
p＝ρ汽油gh＝0.7×103kg/m3×10N/kg×0.4m＝2.8×103Pa；
（2）加满汽油时油的深度为0.4m，A表示数为0.6A，汽油产生的压强为2.8×103Pa；
由乙图可知，此时压敏电阻的电阻值R＝10Ω，R0＝10Ω，根据串联电路的特点和I＝可得：
电源电压U＝I（R+R0）＝0.6A×（10Ω+10Ω）＝12V；
（3）汽油耗尽时，压敏电阻受压强为0，由图象知此时压敏电阻连入电路的阻值R′＝110Ω，
由串联电路特点和欧姆定律可得：
此时电路中电流I′＝＝＝0.1A；
答：（1）加满汽油时汽油在油箱底部产生的压强为2.8×103Pa；
（2）电源的电压为12V；
（3）汽油耗尽时电流表的示数为0.1A。
20．小明和同学利用实验室器材，设计了如图所示的风速仪以测量风速。电源电压为6V且保持不变，保护电阻R0＝12Ω，电压表采用0～3V量程且与始终与电路接通，金属电阻硬棒ab固定不动且最大阻值R＝12Ω，滑片P与ab接触良好。S闭合，无风时，P在b端，风从右侧以最大风速吹向受风板时，滑片P恰好滑动到a端。
（1）风速最大时，电压表、电流表示数分别为多少？
（2）若要将图中的电压表或电流表改装成风速表，应该将哪个表改作风速表？请说明理由。
【解答】解：（1）风速最大时，滑片P恰好滑动到a端，电流表测量电路的电流，电压表串联滑动变阻器两端的电压，
S闭合时，R和R0串联，
此时电路的电流为：I＝＝＝0.25A，
电压表的示数为：U′＝IR＝0.25A×12Ω＝3V；
（2）应选择电压表改装成风速仪；
因为S闭合时，R和R0串联，R无论滑片如何移动，都是全电阻接入电路，电路的总电阻始终不变，
根据I＝知电路电流不会发生改变，电流表示数不会随风速变化而变化，而电压表的示数则会随风速增大而变大，故应该选择电压表作风速仪。
答：（1）风速最大时，电压表示数为3V，电流表示数为0.25A；
（2）应该将电压表改作风速表，因为S闭合时，R和R0串联，R无论滑片如何移动，都是全电阻接入电路，电路的总电阻始终不变，根据I＝知电路电流不会发生改变，电流表示数不会随风速变化而变化，而电压表的示数则会随风速增大而变大。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)