田成良

(泗水縣教育局教研室 山東 濟(jì)寧 273200)

近年來一些新型電阻廣泛應(yīng)用在智能電路中，一些以新型電阻為情境的試題隨之出現(xiàn)．此類試題不僅體現(xiàn)了“從物理走向生活，從生活走向社會(huì)”的課改新理念，而且還能引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技前沿和新材料的發(fā)展情況，因而成為中考命題的熱點(diǎn)．此類題目往往較新穎，學(xué)生平時(shí)練習(xí)較少，得分率較低．為此，筆者結(jié)合2011年中考的題目，對新型電阻的應(yīng)用進(jìn)行分析．

1 壓敏電阻

【例1】(2011年溫州市中考第36題)電梯為居民出入帶來很大便利，出于安全考慮，電梯都設(shè)置超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，工作原理如圖1(a)所示．已知控制電路的電源電壓U=6 V，保護(hù)電阻R1=100 Ω，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F大小變化如圖1(b)所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計(jì)．

圖1

(1)當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強(qiáng)．電梯超載時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)________接觸，電鈴發(fā)出警報(bào)聲．

(2)當(dāng)電磁鐵線圈電流達(dá)到20 mA時(shí)：銜鐵剛好被吸住．若該電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1 000 kg的乘客時(shí)，試通過計(jì)算說明電梯是否超載．(g取10 N/kg)

解析：此類題目以壓敏電阻壓力特性為背景，主要考查學(xué)生對物理圖像、電磁鐵、歐姆定律等綜合知識的掌握情況．

(1)當(dāng)壓力變大時(shí)，根據(jù)R-F圖像可知電阻隨壓力的增大而減小.電路中電流逐漸變大，電磁鐵磁性逐漸增強(qiáng)；銜鐵被拉下與B點(diǎn)接觸，電鈴接通報(bào)警，電機(jī)因斷路而停止轉(zhuǎn)動(dòng)．

(2)總質(zhì)量為1 000 kg的乘客對電梯的壓力F為10 000 N，根據(jù)R-F圖像可知壓敏電阻的阻值R2為100 Ω，電路中總電阻

R=R1+R2=200 Ω

電路中總電流

大于超載時(shí)的最大電流20 mA,所以超載．

2 傳感器電阻

圖2

【例2】(2011年重慶市中考第20題)從2011年5月11日起，執(zhí)行酒駕重罰新規(guī)定．交警使用的某型號酒精測試儀的工作原理相當(dāng)于圖2所示．電源電壓恒為9 V，傳感器電阻R2的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，當(dāng)酒精氣體的濃度為零時(shí)，R2的電阻為80 Ω．使用前要通過調(diào)零旋鈕(即滑動(dòng)變阻器R1的滑片)對測試儀進(jìn)行調(diào)零，此時(shí)電壓表的示數(shù)為8 V．求：

(1)電壓表示數(shù)為8 V時(shí)，電流表示數(shù)為多少；

(2)電壓表示數(shù)為8 V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1的電阻值為多少；

(3)調(diào)零后，R1的電阻保持不變．某駕駛員對著測試儀吹氣10 s，若電流表的示數(shù)達(dá)到0.3 A，表明駕駛員醉駕，此時(shí)電壓表的示數(shù)為多少.

解析：此題屬于利用傳感器電阻設(shè)計(jì)檢測電路的問題，設(shè)計(jì)巧妙，綜合性強(qiáng)；重點(diǎn)考查在傳感器電阻的動(dòng)態(tài)電路中歐姆定律的計(jì)算及分析能力．解答此題時(shí)，首先要從題目中提取有用的信息和條件，利用電路中的特殊狀態(tài)求解；如酒精氣體的濃度為零時(shí)，R2的電阻為80 Ω，電壓表的示數(shù)為8 V．因R2和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，當(dāng)R2=80 Ω時(shí)，電壓表示數(shù)U2=8 V時(shí)，電流表的示數(shù)為

電壓表的示數(shù)為

U1=U-U2=1 V

滑動(dòng)變阻器R1的電阻值為

當(dāng)R1的電阻保持不變，電流表的示數(shù)I′為0.3 A時(shí)，電壓表的示數(shù)

3 氣敏電阻

【例3】(2011年黃岡市中考第22題)小陽設(shè)計(jì)一個(gè)天然氣泄漏檢測電路，如圖3(a)所示，R為氣敏電阻，其阻值隨天然氣濃度變化曲線如圖3(b)所示，R0為定值電阻，電源電壓恒定不變．則下列說法正確的是

A．天然氣濃度增大，電壓表示數(shù)變小

B．天然氣濃度減小，電流表示數(shù)變大

C．天然氣濃度增大，電路消耗的總功率變小

D．天然氣濃度減小，電壓表與電流表示數(shù)的比值不變

圖3

解析：選項(xiàng)D正確，本題主要考查在氣敏電阻的動(dòng)態(tài)電路中，電阻的變化對電流表、電壓表的影響．解此類題目時(shí)，應(yīng)先根據(jù)圖像判斷氣敏電阻隨天然氣濃度的變化，結(jié)合歐姆定律判斷電路中電流、電壓的變化．當(dāng)天然氣的濃度增加時(shí)，由圖像可知?dú)饷綦娮璧淖柚底冃?R0為定值電阻，電源電壓恒定不變，電路中電流變大，R0電壓變大，故電流表、電壓表示數(shù)都變大，所以選項(xiàng)A，B錯(cuò)．天然氣濃度增大時(shí)根據(jù)電功率公式P=UI可知，電壓不變，電流增大，電路中電功率變大，選項(xiàng)C錯(cuò)．電壓表與電流表示數(shù)的比值即為電阻R0,電阻與電壓、電流無關(guān)大小不變，故選項(xiàng)D正確．

4 磁敏電阻

【例4】(2011年黃岡市中考第27題)小陽利用磁敏電阻為他的自行車設(shè)計(jì)了一個(gè)速度計(jì)，磁鐵固定在自行車的輻條上，磁敏電阻固定在自行車的后車架上，安裝示意圖如圖4(a)，工作電路如圖4(b)，已知電源電壓為6 V恒定不變．當(dāng)磁鐵與磁敏電阻RS靠得最近時(shí)阻值為200 Ω，磁鐵與磁敏電阻RS離得最遠(yuǎn)時(shí)阻值為400 Ω，靠近或遠(yuǎn)離時(shí)的實(shí)際電阻在這兩者之間變化；當(dāng)R0兩端電壓不低于4.5 V時(shí)電子計(jì)數(shù)器就能有效計(jì)數(shù)，低于4.5 V就不能產(chǎn)生計(jì)數(shù)，車輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就計(jì)數(shù)一次．為保證電子計(jì)數(shù)器有效工作，電阻R0最小阻值為______Ω．某次行駛中，小明發(fā)現(xiàn)5 min恰好完整計(jì)數(shù)了300次，車輪的周長為3 m，則這段時(shí)間內(nèi)自行車行駛的平均速度為______km/h．

圖4

解析：此題是利用磁敏電阻設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路的問題．題目設(shè)計(jì)的非常巧妙，考查了學(xué)生對電路分析、理解的能力．解答此題時(shí)要抓住磁敏電阻RS=200 Ω，RS=400 Ω時(shí)的電路的兩個(gè)特殊狀態(tài)．理解計(jì)數(shù)器的工作原理和過程，結(jié)合歐姆定律計(jì)算．

5 光敏電阻

【例5】(2011年大連市中考第24題)某工廠產(chǎn)品計(jì)數(shù)裝置的示意圖如圖5(a)所示．P為激光源，R1為光敏電阻(有光照射時(shí)，阻值變小)，a,b兩端接“示波器”(示波器對電路無影響)，定值電阻R2為400 Ω，電源電壓為6 V．水平傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，每當(dāng)傳送帶上的產(chǎn)品通過激光束時(shí)，激光束會(huì)被產(chǎn)品擋住，示波器熒光屏上顯示的R1兩端電壓與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖5(b)所示．試求：

(1)激光照射R1時(shí)，R1的阻值是多少；

(2)激光被產(chǎn)品擋住時(shí)，R1和R2消耗的總功率是多少；

(3)從零時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過1 min，傳送帶上通過計(jì)數(shù)裝置的產(chǎn)品是多少個(gè).

圖5

解析：本題是以光敏電阻為背景的題目，利用激光對光敏電阻的的影響檢測產(chǎn)品數(shù)量；主要考查學(xué)生電路分析能力，圖像理解能力，綜合計(jì)算能力．解決此類問題的關(guān)鍵是理解激光與光敏電阻的關(guān)系，結(jié)合示波器的圖像判斷電路中電壓、電阻的大??；運(yùn)用歐姆定律綜合計(jì)算．

(1)R1與R2串聯(lián)．有激光照R1時(shí)，由圖像可得

U1=2 VU2=U-U1=4 V

(2)R1無激光照時(shí)，由圖像可得

P=UI′=6 V×0.005 A=0.03 W

(3)由圖像可知，每經(jīng)過0.6 s，就有一個(gè)產(chǎn)品通過計(jì)數(shù)裝置．則通過計(jì)數(shù)裝置產(chǎn)品的個(gè)數(shù)為

6 熱敏電阻

【例6】(2011年義烏市中考第34題)熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的改變而改變．小明同學(xué)用圖6(a)所示的電路來探究熱敏電阻RT的阻值與溫度的關(guān)系．已知M為控溫器，電源電壓恒為12 V，R為電阻箱(一種可以改變并讀出阻值的變阻器)．

(1)當(dāng)控溫器中液體溫度為80 ℃，電阻箱阻值為100 Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1 A．則該溫度下熱敏電阻的阻值為______Ω．

(2)依次改變控溫器中的液體溫度，同時(shí)改變電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)始終保持在0.1 A．通過計(jì)算得到相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如下表1．從表中可以看出，在一定溫度范圍內(nèi)，該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而______．

表1 熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系

圖6

(3)在科技創(chuàng)新活動(dòng)中，小明用該熱敏電阻和電壓表制成了一支指針式溫度計(jì)，如圖6(b)．它可以直接在電壓表刻度盤上讀出相應(yīng)溫度．若電壓表的讀數(shù)會(huì)隨溫度的升高而增大，則應(yīng)在原理圖中______兩端接入一電壓表．

A．a(chǎn)bB．bcC．a(chǎn)c

解析：本題是以熱敏電阻為背景的題目，主要考查學(xué)生歐姆定律的計(jì)算，表格中數(shù)據(jù)的分析，電路設(shè)計(jì)和電表改裝的綜合能力．解決此題的關(guān)鍵是根據(jù)表格確定熱敏電阻與溫度的關(guān)系，利用二者關(guān)系按要求把電壓表改成溫度計(jì)．

(2)分析表中數(shù)據(jù)可得熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減?。?/p>

(3)根據(jù)熱敏電阻與溫度的關(guān)系可知，溫度升高時(shí)熱敏電阻阻值變小，兩端電壓變??；定值電阻兩端的電壓變大，應(yīng)把電壓表和定值電阻并聯(lián)(電壓表接ab)．