《歐姆定律之動(dòng)態(tài)電路在生活中的應(yīng)用》

歐姆定律之動(dòng)態(tài)電路在生活中的應(yīng)用一、自動(dòng)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(dòng)計(jì)數(shù)器簡化電路圖。已知電源電壓U=12V，R1為光敏電阻，R2=20Ω，當(dāng)有光照射時(shí)R1=20Ω；當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過，擋住射向R1的光線時(shí)，R1的阻值增大，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次。圖乙為某段時(shí)間內(nèi)R2兩端的電壓Uab隨時(shí)間t變化的圖像。（1）當(dāng)有光照射時(shí)，電路中的電流為多大?（2）當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過時(shí)，R1的阻值為多大?（3）這段時(shí)間內(nèi)電路消耗的電能是多少?解析：（1）當(dāng)有光照射時(shí)，電路中的電流為：（2）當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過，擋住射向R1的光線時(shí)，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(jù)題圖可知:此時(shí)加在定值電阻兩端的電壓為U2=2V此時(shí)電路中的電流為：；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律,此時(shí)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(shí)間內(nèi)電路消耗的電能是：W=UIt=12V×0.3A×2s＋12V×0.1A×0.4s=7.68J答：（1）當(dāng)有光照射時(shí)，電路中的電流為0.3A；（2）當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過時(shí)，R1的阻值為100N；（3）這段時(shí)間內(nèi)電路消耗的電能是7.68J。二、電梯超載報(bào)警電路2.（2023年內(nèi)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(bào)警電路簡圖，如圖所示。電源電壓恒定不變，為保護(hù)電阻，R為壓敏電阻，阻值大小隨電梯內(nèi)壓力增大而減小，電流表的示數(shù)超過臨界值就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。電梯正常工作，當(dāng)有人進(jìn)入電梯后，則（）A.電流表示數(shù)減小B.電壓表示數(shù)增大C.電壓表與電流表示數(shù)之比減小D.因?yàn)殡娮鑂0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(dāng)有人進(jìn)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(shù)變大，故A不符合題意；B.圖中，電壓表測R兩端電壓，當(dāng)有人進(jìn)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(shù)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(jìn)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(shù)之比減小，故C符合題意；D.因?yàn)榇?lián)電路中電流處處相等，人進(jìn)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(diǎn)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(jù)記錄器3.小華設(shè)計(jì)了一種“闖紅燈違規(guī)證據(jù)記錄器”，用于機(jī)動(dòng)車輛闖紅燈時(shí)進(jìn)行拍照記錄。電路如圖甲所示，電路中的光控開關(guān)在接收到紅光照射時(shí)會(huì)自動(dòng)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(huì)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(dá)到0.06A時(shí)銜鐵被吸引?？刂齐娐冯娫措妷簽?V。（g取10N/kg）（1）當(dāng)記錄器拍攝闖紅燈的機(jī)動(dòng)車時(shí)，工作電路中的指示燈將_______（選填“發(fā)光”或“熄滅”）；（2）當(dāng)綠燈亮?xí)r，車輛正常通行，該記錄器控制電路消耗的功率為多少W?當(dāng)紅燈亮?xí)r，車輛按規(guī)定停在停止線內(nèi)，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(xiàn)，當(dāng)質(zhì)量小于多少kg的車輛闖紅燈時(shí)，該記錄器不能拍照記錄.若要使質(zhì)量小一些的汽車闖紅燈，該記錄器能夠拍照記錄，改進(jìn)措施是_____________________________________。【解析】第一問：當(dāng)記錄器拍攝闖紅燈的機(jī)動(dòng)車時(shí)，也就是工作電路中電控照相機(jī)工作，那么電控照相機(jī)所在的電路接通，銜鐵被吸下，下端的觸點(diǎn)接通，指示燈所在支路斷路，故指示燈熄滅。第二問：對(duì)于這種電磁結(jié)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(dāng)綠燈亮，車輛正常通行時(shí)，控制電路的電控開關(guān)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(dāng)紅燈亮，控制電路的電控開關(guān)接收到紅光，控制電路通路，而車輛停在停止線內(nèi)，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(shí)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(shí)，電控照相機(jī)所在的支路斷路，上端的觸點(diǎn)接通，銜鐵未被吸下，根據(jù)題干信息，銜鐵未被吸下時(shí)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(shí)壓敏電阻的大小，故：代入數(shù)據(jù)，求得R壓′=90Ω由乙圖可知，壓敏電阻所受的壓力F=4×103N，此時(shí)車輛的質(zhì)量：故質(zhì)量小于400kg的車輛闖紅燈時(shí)，該記錄器不能拍照記錄。若要使質(zhì)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(qiáng)電磁鐵的磁性，可以增加線圈匝數(shù)；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(dāng)綠燈亮?xí)r，車輛正常通行，記錄器控制電路消耗的功率為0；當(dāng)紅燈亮?xí)r，車輛按規(guī)定停在停止線內(nèi)，記錄器控制電路消耗的功率為0.144W；（3）質(zhì)量小于400kg的車輛闖紅燈時(shí)，該記錄器不能拍照記錄；增加線圈匝數(shù)或提高控制電源電壓。四、電學(xué)身高測定儀4.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)決定設(shè)計(jì)一個(gè)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(guān)、導(dǎo)線（若干）等。他們的設(shè)想是：用滑片在繃直的電阻絲上滑動(dòng)代替滑動(dòng)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(shù)越大，且刻度均勻。（1）同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的電路，其中符合要求的一個(gè)電路是________（填寫電路圖的序號(hào)）。（2）確定正確的電路設(shè)計(jì)方案后，小組成員開始對(duì)器材的參數(shù)進(jìn)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(dá)到最大，且測量精確度最高，選擇的定值電阻R1的阻值應(yīng)該為多少？（用已知量表示）（3）小組同學(xué)利用選定的器材連接好了符合要求的測量電路。先對(duì)身高為h1的小明進(jìn)行了測量后，又對(duì)小華進(jìn)行測量，電壓表的示數(shù)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(shù)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?jiǎng)?chuàng)建“假滑動(dòng)變阻器”。身高越高，顯示儀示數(shù)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(dá)到最大，且測量精確度最高，應(yīng)讓滑片位于最上端時(shí)電壓表的示數(shù)恰好達(dá)到最大。（3）電路中的電流不變，電壓表示數(shù)的變化量與電阻的變化量成正比，據(jù)此可以求得電阻的變化量。又因?yàn)殡娮璧淖兓颗c長度的變化量成正比，據(jù)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(shí)，R2接入電路中的電阻變大，由串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，R2兩端分得的電壓變大，由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，R1兩端的電壓變小，即顯示儀（電壓表）的示數(shù)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(nèi)阻很大、在電路中相當(dāng)于斷路可知，所測身高越大時(shí)，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(jù)歐姆定律可知電路中的電流不變，顯示儀（電壓表）的示數(shù)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(shí)，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(jù)歐姆定律可知電路中的電流不變，顯示儀（電壓表）的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)UV＝IR2，由于電流不變，電壓表的示數(shù)與滑動(dòng)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(shù)可知，所測身高越大時(shí)，顯示儀（電壓表）的示數(shù)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(dá)到最大，且測量精確度最高，應(yīng)讓滑片位于最上端時(shí)電壓表的示數(shù)恰好達(dá)到U0，此時(shí)電路中的電流：此時(shí)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(gè)同學(xué)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(shè)計(jì)的身高體重測量儀的原理圖，人腳踏板下方有一個(gè)壓敏電阻R1，，其阻值隨壓力F增大而減小，滑動(dòng)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(dòng)，下列關(guān)于該身高體重測量儀說法正確的是（）A.當(dāng)人的身高越高時(shí)，電壓表示數(shù)越小B.當(dāng)人的質(zhì)量越小時(shí)，電流表A1的示數(shù)越大C.佳佳和怡怡同學(xué)利用該儀器來測量身高，發(fā)現(xiàn)佳佳站上去時(shí)，電流表A2的示數(shù)相對(duì)于怡怡站上去時(shí)而言較小，說明怡怡同學(xué)身高相對(duì)較矮D.該儀器可以測量任意身高和體重【解析】圖左側(cè)電路為串聯(lián)電路，電壓表測量滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓，電流表A2測量電路中的電流；圖左側(cè)電路中電流表A1測R1的電流。A.當(dāng)人的身高越高時(shí)，滑片P豎直上移，滑動(dòng)變阻器R2的阻值變大，根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律，滑動(dòng)變阻器R2的兩端的電壓變大，即電壓表示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；B.壓敏電阻R1的阻值隨壓力F增大而減小，當(dāng)人的質(zhì)量越小時(shí)，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(shù)越小，故B錯(cuò)誤；C.佳佳和怡怡同學(xué)利用該儀器來測量身高，發(fā)現(xiàn)佳佳站上去時(shí)，電流表A2的示數(shù)相對(duì)于怡怡站上去時(shí)而言較小，則說明此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2較大，即滑片P的位置較高，說明佳佳同學(xué)較高，即怡怡同學(xué)身高相對(duì)較矮，故C正確；D.因電壓表、電流表有量程，且滑片P的移動(dòng)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(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾。五、汽車油量表動(dòng)態(tài)電路問題6.（2023年湖北堰中考題）如圖是測量油箱內(nèi)油量的裝置，其中R是滑動(dòng)變阻器的電阻片，AP是輕質(zhì)滑桿，且AO>OP，P是滑桿上可沿電阻片滑動(dòng)的滑片，R0是定值電阻。油量減少時(shí)，浮子通過連桿帶動(dòng)滑桿繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑片P在R上滑動(dòng)。（1）電路中的油量表相當(dāng)于一只_________（選填“電流表”、“電壓表”或“電能表”）；（2）浮子下降時(shí)，連桿對(duì)滑桿AP施加動(dòng)力F1，此時(shí)滑桿是________（選填“省力”、“費(fèi)力”或“省功”）杠桿，油量表示數(shù)________（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！窘馕觥浚?）電路中的油量表相當(dāng)于一只電流表；（2）浮子下降時(shí)，連桿對(duì)滑桿AP施加動(dòng)力F1，0是支點(diǎn)，AO>OP；此時(shí)滑桿的動(dòng)力臂比阻力臂長，是省力杠桿；浮子下沉?xí)r，AOP逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻變大，根據(jù)歐姆定律，電路中的電流變小，油量表示數(shù)變小。【答案】（1）電流表；（2）省力；變小。7.（2011·廣西貴港中考模擬）如圖所示，是一種自動(dòng)測定油箱內(nèi)油面高度的裝置，R是轉(zhuǎn)動(dòng)式變阻器，它的金屬滑片P是杠桿的一端，下列說法正確的是（）A.油位越高，R兩端的電壓越大B.R、R0在電路中是并聯(lián)的C.油位越高，流過R的電流越大D.油量表是由電流表改裝而成的【解析】B.由圖可知，R和R0在電路中是串聯(lián)的，故B錯(cuò)誤；AC.油面越高，浮子上升，滑片向上移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變大，由串聯(lián)電路的分壓原理可知，滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓越大；根據(jù)串聯(lián)電路的電阻為R=R滑+R0可知，電路中的總電阻變大，由可知，電流會(huì)越小，故A正確，C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼。8.（2023年北京中考題）如圖所示，是小京設(shè)計(jì)的汽車油箱內(nèi)油量不足時(shí)觸發(fā)報(bào)警的電路，電源兩端電壓保持不變，電阻R1、R2中的一個(gè)是定值電阻，另一個(gè)是壓敏電阻。壓敏電阻裝在油箱內(nèi)底部，其阻值隨油箱中油量的減少而增大，當(dāng)電壓表示數(shù)大于某一值U時(shí)，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。電壓表示數(shù)為U時(shí)，油箱中的油量為警戒油量。下列說法正確的是（）A.R1壓敏電阻B.隨著油箱的油量減少，通過定值電阻的電流變大C.若換用阻值更大的定值電阻，警戒油量將變小D.若換用電壓更大的電源，警戒油量將變大【解析】A.依題意得，當(dāng)郵箱中的油量不足時(shí)，電壓表示數(shù)會(huì)大于某一值U時(shí)，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。由圖得，兩電阻串聯(lián)