2024中考物理三輪突破7講義動態(tài)電路分析學案

這是一份2024中考物理三輪突破7講義動態(tài)電路分析學案，共20頁。學案主要包含了開關(guān)變化引起的動態(tài)電路，敏感電阻阻值變化引起的動態(tài)電路等內(nèi)容，歡迎下載使用。
講義
專題概述
本專題包含滑動變阻器、開關(guān)及敏值電阻有關(guān)的動態(tài)電路分析與計算。我們要學會分析滑動變阻器或者敏值電阻的變化與電路中物理量變化范圍的對應性，在此基礎上依據(jù)串并聯(lián)電路的特點、確定所用的公式分析計算。
類型一、開關(guān)變化引起的動態(tài)電路
電路的定性分析
（1）畫出開關(guān)斷開或閉合時的等效電路；（2）根據(jù)同一電路電源電壓不變，判斷各個狀態(tài)下的電流或電壓；（3）對比不同狀態(tài)的電流或電壓，確定變化情況。
串聯(lián)電路：如圖甲所示，開關(guān)從斷開到閉合過程中，相關(guān)物理量的變化分析如圖乙所示。
【例1】在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變。當開關(guān)S由斷開到閉合時（ ）
A．電流表A示數(shù)不變B．電壓表V示數(shù)變小
C．電路消耗的總功率不變D．電路的總電阻變小
【解析】由圖可知，當開關(guān)S斷開時，該電路為串聯(lián)電路，電壓表測量的是電源電壓，電流表測量電路中的電流；當開關(guān)S閉合時，R2被短路，該電路為只有R1的電路，電壓表測量的是電源電壓，電流表測量電路中的電流；電源電壓不變，電路的總電阻減小，根據(jù)I=UR可知，電路中的電流會變大，即電流表示數(shù)變大，故A錯誤，D正確；
由于電源電壓不變，所以電壓表示數(shù)不變，故B錯誤；
根據(jù)P＝UI可知，電路消耗的總功率變大，故C錯誤。
【答案】D。
【總結(jié)】本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用，關(guān)鍵是分清開關(guān)閉合前后電路圖的變化和電表的正確使用。
并聯(lián)電路：如圖甲所示，開關(guān)從斷開到閉合過程中，相關(guān)物理量的變化分析如圖乙所示。
【例2】如圖所示，電源電壓恒定，閉合S1，小燈泡發(fā)光，再閉合S2時，觀察到的現(xiàn)象是（ ）
A．電壓表示數(shù)增大B．電流表示數(shù)變小
C．小燈泡變亮D．小燈泡亮度不變
【解析】由電路圖可知，閉合開關(guān)S1時，電路為燈泡的簡單電路，電流表測通過燈泡的電流，電壓表測電源兩端的電壓；
A.再閉合開關(guān)S2后，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，電壓表仍測電源兩端的電壓，由電源兩端的電壓恒定可知，電壓表的示數(shù)不變，故A錯誤；
BCD.因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，所以，通過燈泡的電流不變，燈泡的亮度不變，因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，干路電流變大，即電流表的示數(shù)變大，故BC錯誤，D正確。
【答案】D。
【總結(jié)】本題考查了電路的動態(tài)分析，涉及到并聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用。由電路圖可知，閉合開關(guān)S1時，電路為燈泡的簡單電路，電流表測通過燈泡的電流，電壓表測電源兩端的電壓；根據(jù)電源的電壓可知電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響可知通過燈泡的電流的變化，進一步得出小燈泡的亮暗變化，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知干路電流的變化。
電路的定量分析
（1）分析清楚每次開關(guān)變化前后的電路連接，明確電流表和電壓表分別測量那部分電路，分析清楚電路變化前后所討論的用電器或者電路中的電壓、電流和電阻的變化；
（2）根據(jù)開關(guān)變化前后電路連接的實際變化所形成的實際電路的電路圖，找到題目中的數(shù)值條件標注在對應于等效電路的元件旁，根據(jù)已知條件，運用歐姆定律、電功電功率公式、串并聯(lián)電路的特點及物理量的比例關(guān)系或者等量關(guān)系列式計算。
【例3】小明利用如圖所示的電路測量未知電阻Rx的阻值，電源電壓不變，R0為阻值已知的定值電阻。當開關(guān)S閉合、S1斷開時，電流表的示數(shù)為I；當開關(guān)S、S1都閉合時，電流表示數(shù)為I1。則電源電壓為U＝ I1IR0I1?I ，Rx＝ IR0I1?I 。
【解析】當開關(guān)S閉合，S1斷開，兩只電阻串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可知Rx兩端電壓為Ux＝IRx，R0兩端電壓為U0＝IR0，
當兩個開關(guān)都閉合時，定值電阻R0短路，Rx兩端電壓等于電源電壓，為U＝I1Rx，
由于電源電壓一定，所以U＝Ux+U0，
即I1Rx＝IRx+IR0
解得Rx=IR0I1?I，
則電源電壓U＝I1Rx=I1IR0I1?I。
【答案】I1IR0I1?I；IR0I1?I。
【分析】當開關(guān)S閉合，S1斷開，兩只電阻串聯(lián)，當兩個開關(guān)都閉合時，定值電阻R0短路，根據(jù)歐姆定律分別得出電源電壓不變的表達式，即可得出電源電壓和Rx的表達式
【例4】如圖所示，電源電壓6V保持不變，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝30 Ω，若只閉合S2、R1與R2兩端電壓之比為 1：2 ；若同時閉合三個開關(guān)，R2與R3電流之比為
3：2 ；電路中的最大功率可達 3 W。
【解析】（1）由圖知，若只閉合S2，R1、R2串聯(lián)，
因為串聯(lián)電路電流處處相等，所以此時R1與R2兩端的電壓之比為：
U1U2=IR1IR2=R1R2=10Ω20Ω=12；
（2）若同時閉合三個開關(guān)，對R1短路，電阻R2、R3并聯(lián)，
因為并聯(lián)電路各支路電壓相等，所以R2與R3電流之比：
I2I3=UR2UR3=R3R2=30Ω20Ω=32；
（3）根據(jù)電阻的串并聯(lián)特點和P=U2R可知同時閉合三個開關(guān)電阻R2、R3并聯(lián)時電路中當時總電阻最小，則電路中的功率最大，
則P最大＝P2+P3=U2R2+U2R3=(6V)220Ω+(6V)230Ω=3 W。
【答案】1：2；3：2；3。
【總結(jié)】本題考查了串并聯(lián)電路的特點、歐姆定律和電功率公式的應用，明確開關(guān)閉合前后電路的連接是解題的關(guān)鍵。
（1）由圖知，若只閉合S2，R1、R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點和歐姆定律算出此時R1與R2兩端的電壓之比；
（2）若同時閉合三個開關(guān)，對R1短路，電阻R2、R3并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律算出通過R2與R3電流之比；
（3）根據(jù)電阻的串并聯(lián)特點和P=U2R可知同時閉合三個開關(guān)電阻R2、R3并聯(lián)時電路中的最大功率，根據(jù)P=U2R即可求出最大功率。
類型二、滑動變阻器滑片移動引起的動態(tài)電路
電路的定性分析
1.串聯(lián)電路：①確定滑動變阻器的阻值變化；②根據(jù)歐姆定律判斷電路中電流的變化；③根據(jù)U=IR確定定值電阻兩端的電壓變化；④根據(jù)U=U1+U2確定滑動變阻器兩端的電壓變化，并進一步分析出電功率的變化。
如圖甲所示，開關(guān)閉合后，滑動變阻器滑片從左向右滑動的過程中，燈泡的亮度及電壓表的示數(shù)變化情況分析如圖乙所示。
【例5】如圖所示，電源電壓不變，開關(guān)S閉合后，把滑片P向右移動，則滑動變阻器接入電路的阻值將 變大 ，電壓表示數(shù)將 變小 （兩空均選填“變大”“變小”或“不變”）。
【解析】由圖可知，R與變阻器串聯(lián)，電壓表測R的電壓，電流表測電路中的電流；
開關(guān)S閉合后，滑片P向右移動，則滑動變阻器接入電路的阻值將變大，根據(jù)電阻的串聯(lián)規(guī)律可知，電路的總電阻變大，由歐姆定律可知，電路中的電流變小；
根據(jù)U＝IR可知，R兩端的電壓變小，所以電壓表示數(shù)將變小。
【答案】變大；變小。
【分析】R與變阻器串聯(lián)，電壓表測R的電壓，電流表測電路中的電流，滑片P向右移動分析滑動變阻器接入電路的阻值變化，根據(jù)電阻的串聯(lián)確定總電阻變化，由歐姆定律判斷電路中的電流變化，根據(jù)U＝IR確定電壓表示數(shù)變化。
2.并聯(lián)電路：①確定滑動變阻器的阻值變化；②根據(jù)歐姆定律判斷滑動變阻器所在支路的電流變化；③根據(jù)I=I1+I2確定干路的電流變化，在此基礎上分析出電功率的變化。
如圖甲所示，電源電壓保持不變，當開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況分析如圖乙所示。
【例6】如圖所示的電路中，電源電壓不變。閉合開關(guān)S，將滑片P向右移動的過程中（忽略燈絲電阻的變化），下列說法中正確的是（ ）
A．電流表A1示數(shù)變小，電壓表V示數(shù)不變
B．電流表A示數(shù)變大，燈泡亮度變亮
C．電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值不變
D．電壓表V示數(shù)與電流表A和A1示數(shù)之差的比值不變
【解析】由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器并聯(lián)，電壓表測電源的電壓，電流表A測干路電流，電流表A1測滑動變阻器支路的電流；
AB.因電源電壓保持不變，所以，滑片移動時，電壓表V的示數(shù)不變；
因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，所以，滑片移動時，通過燈泡支路的電流不變，燈泡的亮度不變；
閉合開關(guān)S，當滑動變阻器的滑片P向右移動時，變阻器接入電路中的電阻變小，由I=UR可知，通過滑動變阻器的電流變大，即電流表A1示數(shù)變大；
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，干路電流變大，即電流表A的示數(shù)變大，故AB錯誤；
C.根據(jù)R=UI可知，電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值為滑動變阻器接入電路的電阻，因變阻器接入電路的電阻變小，則該比值變小，故C錯誤；
D、.根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系可知，電流表A和A1示數(shù)之差為通過燈泡的電流；根據(jù)R=UI可知，電壓表V示數(shù)與電流表A和A1示數(shù)之差的比值為燈泡的電阻（忽略燈絲電阻的變化），則該比值保持不變，故D正確。
【答案】D。
【分析】分析清楚燈泡與滑動變阻器的并聯(lián)關(guān)系，明確電壓表測電源的電壓，電流表A測干路電流，電流表A1測滑動變阻器支路的電流。在此基礎上進一步分析：
根據(jù)電源的電壓可知滑片移動時電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響可知滑片移動時通過燈泡支路的電流變化和燈泡亮度的變化；
根據(jù)滑片的移動方向判定滑動變阻器接入電路電阻的變化，根據(jù)歐姆定律判定通過滑動變阻器電流的變化，根據(jù)并聯(lián)電路的電流關(guān)系求出干路中電流的變化；
根據(jù)R=UI分析電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值的變化；
根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律和R=UI分析電壓表V示數(shù)與電流表A和A1示數(shù)之差的比值的變化。
3.混聯(lián)電路：①判斷混聯(lián)類型，即先串后并或先并后串；②判斷滑動變阻器所在部分的電阻變化；③判斷干路中的電流變化；④判斷阻值不變部分的電流或電壓變化；⑤根據(jù)串并聯(lián)電路的電流和電壓規(guī)律，判斷滑動變阻器的電流和電壓變化。接著分析電功率的變化就很容易了。
【例7】如圖所示電路，電源電壓保持不變，R1和R2為定值電阻，閉合開關(guān)，在滑動變阻器的滑片P向左移動的過程中，下列選項正確的是（ ）
A．電壓表的示數(shù)減小
B．兩電流表的示數(shù)均增大
C．電壓表V與電流表A2的示數(shù)的比值增大
D．電壓表V跟電流表A1的示數(shù)的乘積減小
【解析】由電路圖可知，閉合開關(guān)，R1與R2并聯(lián)后再與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測并聯(lián)部分的電壓，電流表A1測干路電流，電流表A2測R2支路的電流。
ABD．在滑動變阻器的滑片P向左移動的過程中，變阻器接入電路中的電阻減小，電路的總電阻減小，
由I=UR可知，電路中的總電流增大，即電流表A1的示數(shù)增大，
由U＝IR可知，并聯(lián)部分的電壓增大，即電壓表V的示數(shù)增大，故A錯誤；
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由I=UR可知，R2支路的電流增大，即電流表A2的示數(shù)增大，故B正確；
由電壓表V的示數(shù)增大和電流表A1的示數(shù)增大可知，電壓表V跟電流表A1的示數(shù)的乘積增大，故D錯誤；
C．由R=UI可知，電壓表V與電流表A2的示數(shù)的比值等于R2的阻值，則其比值不變，故C錯誤。
【答案】B。
【總結(jié)】本題考查了電路的動態(tài)分析，涉及到串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用，要注意電壓表V與電流表A2的示數(shù)的比值轉(zhuǎn)化為R2的阻值來處理。
電路的定量分析
根據(jù)題干中的數(shù)據(jù)或者I-U、I-R圖像，結(jié)合電流表和電壓表所測的物理量屬于那一段電路或者哪一個電阻，結(jié)合具體數(shù)據(jù)列式計算。解答這類題目時還要注意滑動變阻器是否出現(xiàn)最大值或者“零”的情形，因為滑動變阻器移至“零”時相當于導線，會改變電路的連接方式。
注意電路中各元件的安全。
【例8】如圖所示，電源電壓恒為6 V，電流表量程為0～0.6 A，電壓表量程為0～3 V，定值電阻R1的阻值為10 Ω，滑動變阻器R2的規(guī)格為“20 Ω 0.5 A”。閉合開關(guān)S，在確保電路安全的前提下，移動滑動變阻器的滑片P，下列說法中正確的是（ ）
A．電路消耗的最大總功率為3 W
B．電流表示數(shù)的變化范圍為0.2 A～0.5 A
C．滑動變阻器R2接入電路的最小阻值為2 Ω
D．電阻R1消耗的最大功率為0.9 W
【解析】由電路圖可知，閉合開關(guān)S，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
當電壓表的示數(shù)U1＝3 V時，電路中的電流I=U1R1=3V10Ω=0.3 A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表量程為0～0.6A，滑動變阻器允許通過的最大電流為0.5 A，
所以，電路中的最大電流為0.3 A，故B錯誤；
此時電路消耗的功率最大，電阻R1消耗的功率最大，滑動變阻器R2接入電路的阻值最小，
則電路消耗的最大功率：P大＝UI＝6 V×0.3 A＝1.8 W，故A錯誤；
此時電路的總電阻：R總=UI=6V0.3A=20 Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器R2接入電路的最小阻值：R2?。絉總﹣R1＝20 Ω﹣10 Ω＝10 Ω，故C錯誤；
電阻R1消耗的最大功率：P1大＝U1I＝3 V×0.3 A＝0.9 W，故D正確。
【答案】D。
【分析】分析清楚閉合開關(guān)S后，定值電阻R1與滑動變阻器R2的串聯(lián)關(guān)系，明確電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。在此基礎上根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為3 V時電路中的電流，然后與電流表的量程和滑動變阻器允許通過的最大電流相比較確定電路的最大電流，此時電路消耗的功率最大，電阻R1消耗的功率最大，滑動變阻器R2接入電路的阻值最小，利用P＝UI求出電路消耗的最大功率，利用歐姆定律求出此時電路的總電阻，再利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器R2接入電路的最小阻值，根據(jù)P＝UI求出電阻R1消耗的最大功率。
【例9】如圖小明設計了一臺測液體的密度儀，桶中無液體時，滑片P指向a處。測量時，將待測液體加滿小桶，彈簧所受外力增加F，滑片P向下移動x，F(xiàn)與x的關(guān)系如表。穩(wěn)定后閉合開關(guān)，就能從改造后的電流表刻度盤上讀出液體密度大小。電阻絲ab長20 cm、阻值為40 Ω（其阻值與長度成正比），電源電壓恒為6V，彈簧電阻恒為1 Ω，R0為11 Ω，小桶的容積為20 cm3，忽略滑片與電阻絲間的摩擦，所測液體密度增大，電流表示數(shù) 增大 （選填“增大”“增小”或“不變”），該密度儀所能測量的最大密度為 2 g/cm3。電流表刻度為0.2 A處應標為 1.1 g/cm3，此密度儀的刻度值分布 不均勻 （選填“均勻”或“不均勻”）。
【解析】閉合開關(guān)，彈簧和兩電阻串聯(lián)接入電路，電流表測通過電路的電流，若所測液體密度增大，根據(jù)m＝ρV可知液體的質(zhì)量變大，根據(jù)G＝mg可知液體的重力變大，由圖可知滑片下移，滑動變阻器接入電路的電阻變小，串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，所以電路總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電流表示數(shù)增大；
滑動變阻器接入電路的電阻為0時，所測液體密度最大，電阻絲ab長20 cm，由表格可知此時F＝0.4 N，即小桶中液體的重力為0.4 N，
則液體的質(zhì)量為：m=Gg=0.4N10N/kg=0.04 kg＝40 g，
該密度儀所能測量的最大密度為：ρ=mV=40g20cm3=2 g/cm3；
通過電路的電流為0.2 A時，電路總電阻：R=UI′=6V0.2A=30 Ω，
此時滑動變阻器接入電路的電阻：RP′＝R﹣R0﹣R彈簧＝30 Ω﹣11 Ω﹣1 Ω＝18 Ω，
電阻絲ab長20 cm、阻值為40 Ω（其阻值與長度成正比），此時電阻絲接入電路的長度為20cm40Ω×18 Ω＝9 cm，則滑片向下移動的距離x＝20 cm﹣9 cm＝11 cm，
由表格數(shù)據(jù)可知F=150 N/cm×x，此時G′＝F′=150 N/cm×11 cm＝0.22 N，
此時液體的質(zhì)量：m′=G′g=0.22N10N/kg=0.022 kg＝22 g，
該液體的密度：ρ′=m′V=22g20cm3=1.1 g/cm3；
根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律結(jié)合歐姆定律可得電流表示數(shù)：I=URP+R彈簧+R0=6VRP+1Ω+11Ω，分析函數(shù)關(guān)系可知電流表示數(shù)與滑動變阻器接入電路的電阻不是一次函數(shù)，所以密度儀的刻度不均勻。
【答案】增大；2；1.1；不均勻。
類型三、敏感電阻阻值變化引起的動態(tài)電路
電路定性分析
（1）確定敏感電阻與外界條件的關(guān)系；（2）根據(jù)題干信息確定敏感電阻的阻值變化；（3）根據(jù)串并聯(lián)電路的相關(guān)知識判斷相應的電流或電壓變化。
【例10】如圖是某款電子測溫儀及它內(nèi)部的原理圖，電源電壓保持不變，顯示儀由電壓表改裝而成，R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，R0為定值電阻。下列說法正確的是（ ）
A．被測者體溫越高，電路中的電流越小
B．被測者體溫越高，定值電阻R0兩端電壓越大
C．被測者體溫越低，整個電路消耗的功率越大
D．將R0換為阻值更大的電阻，測相同溫度時，顯示儀示數(shù)變小
【解析】已知顯示儀由電壓表改裝而成，根據(jù)電路圖可知，R與R0串聯(lián)，顯示儀（電壓表）測R0兩端的電壓；
AB.因熱敏電阻R的阻值隨溫度的升高而減小，所以，被測者體溫越高，R的阻值越小，電路的總電阻越小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流越大；根據(jù)U＝IR可知，定值電阻R0兩端電壓越大，故A錯誤，B正確；
C.與之相反，被測者體溫越低，則電路中的電流越小，由P＝UI可知，整個電路消耗的功率也越小，故C錯誤；
D.溫度相同時，說明熱敏電阻的阻值不變，將R0更換為阻值更大的電阻，由串聯(lián)電路的分壓特點可知，R0兩端分得的電壓變大，即顯示儀示數(shù)會變大，故D錯誤。
【答案】B。
【例11】冬季我國有些內(nèi)陸地區(qū)霧霾頻發(fā)，為了監(jiān)測PM2.5指數(shù)，某科技小組設計了一種報警裝置，電路原理如圖所示。RL是對PM2.5敏感的電阻元件，當環(huán)境中PM2.5指數(shù)增大時，報警器S兩端電壓增大并發(fā)出警報聲。E為內(nèi)阻不計且電壓恒定不變的電源，R為一可變電阻，下列說法正確的是（ ）
A．當PM2.5指數(shù)增大時，RL的阻值增大
B．當PM2.5指數(shù)增大時，電流表A的示數(shù)減小
C．當PM2.5指數(shù)增大時，可變電阻R兩端電壓增大
D．適當增大可變電阻R的阻值可以提高報警器的靈敏度
【解析】由電路圖可知，可變電阻R與敏感電阻RL并聯(lián)后再與報警器S串聯(lián)，電流表測RL支路的電流。
ABC．由題意可知，當環(huán)境中PM2.5指數(shù)增大時，報警器S兩端電壓增大并發(fā)出警報聲，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，并聯(lián)部分電路兩端的電壓變小，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，可變電阻R兩端電壓減小，故C錯誤；
由串聯(lián)電路的分壓原理可知，并聯(lián)部分電阻變小，則敏感電阻RL的阻值減小，故A錯誤；
因報警器S兩端電壓增大，由I=UR可知，電路中總電流增大，可變電阻R兩端電壓減小，流過R的電流減小，
所以，由并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和可知，流過RL的電流增大，即電流表A的示數(shù)增大，故B錯誤；
D．可變電阻R的阻值越大，并聯(lián)部分電阻越接近RL，RL對電路的影響越明顯，從而增大報警器的靈敏度，故D正確。
【答案】D。
電路定量分析
首先分析清楚各電表所測的數(shù)據(jù)代表的電路或者電阻；其次分析清楚敏值電阻隨著敏感條件的變化而變化的規(guī)律，即阻值是變大還是變??；接著要注意敏值電阻的變化不會引起電路連接方式的改變，只會引起電路中電阻大小的改變，從而引起電路中的電流、電壓的改變；最后結(jié)合U-I或I-R圖像中的數(shù)據(jù)，列式計算。
注意電路中各元件的安全。
【例12】空氣質(zhì)量指數(shù)是確保實現(xiàn)碧水藍天的重要指標，下表的空氣質(zhì)量等級是按照空氣質(zhì)量指數(shù)劃分的。如圖甲是環(huán)保項目性學習小組設計的空氣質(zhì)量檢測儀的電路原理圖，用電流表顯示空氣質(zhì)量指數(shù)。電源電壓18 V保持不變，定值電阻R0的阻值為100 Ω，氣敏電阻R的阻值與空氣質(zhì)量指數(shù)K的關(guān)系圖象如圖乙所示。下列說法正確的是（ ）
A．氣敏電阻R的阻值隨空氣質(zhì)量指數(shù)增大而增大
B．空氣污染的程度越小，電路中的電流越大
C．電路中電流為0.1 A時，對應的空氣質(zhì)量等級為良
D．當空氣質(zhì)量指數(shù)為300時，R0消耗的電功率為2.7 W
【解析】A.由圖乙知，氣敏電阻R的阻值隨空氣質(zhì)量指數(shù)增大而減小，故A錯誤；
B.由表可知，空氣污染的程度越小，空氣質(zhì)量指數(shù)越小，由圖象知，氣敏電阻R的阻值越大，
由圖甲知，氣敏電阻R與定值電阻R0串聯(lián)，電流表測電路中電流，所以電路中電流I=UR0+R，電源電壓保持不變，R的阻值變大，所以電流中電流變小，故B錯誤；
C.I=UR0+R，電路中電流為0.1 A時有：0.1 A=18V100Ω+R，解得R＝80 Ω，由圖象知，空氣質(zhì)量指數(shù)K在51～100之間，對應的空氣質(zhì)量等級為良，故C正確；
D、由圖象知，當空氣質(zhì)量指數(shù)為300時，R＝20 Ω，電路中電流：I'=UR0+R′=18V100Ω+20Ω=0.15 A，
R0消耗的電功率：P0＝I2R0＝（0.15 A）2×100 Ω＝2.25 W，故D錯誤。
【答案】C。
【例13】如圖甲所示的電路，電源電壓保持不變。R1為阻值隨光照強度增強而增大的光敏電阻，R2為定值電阻，小燈泡L標有“12 V 0.3 A”且其I﹣U變化情況如圖乙所示。當只閉合開關(guān)S、S2，小燈泡正常發(fā)光，R2的電功率為P2；當閉合所有的開關(guān)，R2的電功率為P′2，且P2：P′2＝1：9。已知電流表的量程為0～0.6 A，電壓表的量程為0～15V。求：
（1）小燈泡正常工作時的電阻；
（2）電源電壓的大??；
（3）當只閉合開關(guān)S、S2，定值電阻R2工作100 s消耗的電能；
（4）當只閉合開關(guān)S、S1，改變照射在光敏電阻R1的光照強度，在保證各元件安全的情況下，光敏電阻R1的取值范圍。
【解析】（1）由題意可知，當小燈泡的電壓為12 V時，電流為0.3 A，小燈泡正常工作的電阻：
RL=ULIL=12V0.3A=40 Ω；
（2）只閉合開關(guān)S和S2時，小燈泡L與電阻R2串聯(lián)，小燈泡L正常工作，
由串聯(lián)電路的電流特點可知，此時通過電阻R2的電流：I2＝IL＝0.3 A，
R2的功率：P2＝I22R2＝（0.3A）2×R2，
由串聯(lián)電路的電壓特點可知，R2兩端的電壓：
U2＝U﹣UL＝U﹣12 V，
由歐姆定律可知，R2兩端的電壓：
U2＝I2R2＝0.3 A×R2，
即：U﹣12V＝0.3A×R2……①
當閉合所有的開關(guān)，小燈泡被短路，電阻R1與R2并聯(lián)，R2的功率：
P2′=U2R2，
由題已知，P2：P2′＝（0.3A）2×R2：U2R2=1：9……②
由①②解得：U＝18 V，R2＝20 Ω；
（3）只閉合開關(guān)S和S2，燈泡L與電阻R2串聯(lián)，小燈泡L正常工作，
R2消耗的電能為：
W＝I22R2t＝（0.3 A）2×20 Ω×100 s＝180 J；
（4）只閉合開關(guān)S、S1，燈泡L與R1串聯(lián)，電壓表測量R1兩端的電壓，
為了保護小燈泡，當燈泡正常工作時，電路中的電流最大，光敏電阻最小，
由串聯(lián)電路的電壓特點可知，光敏電阻兩端的電壓：
U1小＝U﹣UL＝18 V﹣12 V＝6 V，
由歐姆定律得，光敏電阻最小值為：
R1小=U1小I=6V0.3A=20 Ω，
為了保護電壓表，當電壓表示數(shù)為15 V時，光敏電阻阻值最大，此時燈泡兩端電壓：
UL'＝U﹣U1大＝18 V﹣15 V＝3 V
由圖乙可知，此時電路電流為0.18 A，
由歐姆定律得，此時光敏電阻的阻值為：
R1大=U1大I小=15V0.18A=83.3 Ω，
光敏電阻R允許的取值范圍是20 Ω～83.3 Ω。
【答案】（1）小燈泡正常工作時的電阻為40 Ω；
（2）電源電壓為18 V；
（3）當只閉合開關(guān)S、S2，定值電阻R2工作100 s消耗的電能為180 J；
（4）當只閉合開關(guān)S、S1，改變照射在光敏電阻R1的光照強度，在保證各元件安全的情況下，光敏電阻R1的取值范圍為20 Ω～83.3 Ω。
F/N
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
x/cm
5
10
15
20
25
空氣質(zhì)量指數(shù)K
0～50
51～100
101～150
151～200
201﹣300
＞300
空氣質(zhì)量等級
優(yōu)
良
輕度污染
中度污染
重度污染
嚴重污染