從2011年中考看 “新型”電阻的應用

田成良

(泗水縣教育局教研室 山東 濟寧 273200)

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

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，電梯都設置超載自動報警系統，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．

圖1

(1)當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，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．電梯超載時，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點K與觸點________接觸，電鈴發出警報聲．

(2)當電磁鐵線圈電流達到20 mA時：銜鐵剛好被吸住．若該電梯廂內站立總質量為1 000 kg的乘客時，試通過計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)當壓力變大時，根據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；銜鐵被拉下與B點接觸，電鈴接通報警，電機因斷路而停止轉動．

(2)總質量為1 000 kg的乘客對電梯的壓力F為10 000 N，根據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，執行酒駕重罰新規定．交警使用的某型號酒精測試儀的工作原理相當于圖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，當酒精氣體的濃度為零時，R2的電阻為80 Ω．使用前要通過調零旋鈕(即滑動變阻器R1的滑片)對測試儀進行調零，此時電壓表的示數為8 V．求：

(1)電壓表示數為8 V時，電流表示數為多少；

(2)電壓表示數為8 V時，滑動變阻器R1的電阻值為多少；

(3)調零后，R1的電阻保持不變．某駕駛員對著測試儀吹氣10 s，若電流表的示數達到0.3 A，表明駕駛員醉駕，此時電壓表的示數為多少.

解析：此題屬于利用傳感器電阻設計檢測電路的問題，設計巧妙，綜合性強；重點考查在傳感器電阻的動態電路中歐姆定律的計算及分析能力．解答此題時，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求解；如酒精氣體的濃度為零時，R2的電阻為80 Ω，電壓表的示數為8 V．因R2和滑動變阻器串聯，當R2=80 Ω時，電壓表示數U2=8 V時，電流表的示數為

電壓表的示數為

U1=U-U2=1 V

滑動變阻器R1的電阻值為

當R1的電阻保持不變，電流表的示數I′為0.3 A時，電壓表的示數

3 氣敏電阻

【例3】(2011年黃岡市中考第22題)小陽設計一個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，電壓表示數變小

B．天然氣濃度減小，電流表示數變大

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的比值不變

圖3

解析：選項D正確，本題主要考查在氣敏電阻的動態電路中，電阻的變化對電流表、電壓表的影響．解此類題目時，應先根據圖像判斷氣敏電阻隨天然氣濃度的變化，結合歐姆定律判斷電路中電流、電壓的變化．當天然氣的濃度增加時，由圖像可知氣敏電阻的阻值變小.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、電壓表示數都變大，所以選項A，B錯．天然氣濃度增大時根據電功率公式P=UI可知，電壓不變，電流增大，電路中電功率變大，選項C錯．電壓表與電流表示數的比值即為電阻R0,電阻與電壓、電流無關大小不變，故選項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計了一個速度計，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．當磁鐵與磁敏電阻RS靠得最近時阻值為200 Ω，磁鐵與磁敏電阻RS離得最遠時阻值為400 Ω，靠近或遠離時的實際電阻在這兩者之間變化；當R0兩端電壓不低于4.5 V時電子計數器就能有效計數，低于4.5 V就不能產生計數，車輪每轉動一圈就計數一次．為保證電子計數器有效工作，電阻R0最小阻值為______Ω．某次行駛中，小明發現5 min恰好完整計數了300次，車輪的周長為3 m，則這段時間內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計計數電路的問題．題目設計的非常巧妙，考查了學生對電路分析、理解的能力．解答此題時要抓住磁敏電阻RS=200 Ω，RS=400 Ω時的電路的兩個特殊狀態．理解計數器的工作原理和過程，結合歐姆定律計算．

5 光敏電阻

【例5】(2011年大連市中考第24題)某工廠產品計數裝置的示意圖如圖5(a)所示．P為激光源，R1為光敏電阻(有光照射時，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．水平傳送帶勻速運動，每當傳送帶上的產品通過激光束時，激光束會被產品擋住，示波器熒光屏上顯示的R1兩端電壓與時間的關系圖像如圖5(b)所示．試求：

(1)激光照射R1時，R1的阻值是多少；

(2)激光被產品擋住時，R1和R2消耗的總功率是多少；

(3)從零時開始計時，經過1 min，傳送帶上通過計數裝置的產品是多少個.

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品數量；主要考查學生電路分析能力，圖像理解能力，綜合計算能力．解決此類問題的關鍵是理解激光與光敏電阻的關系，結合示波器的圖像判斷電路中電壓、電阻的大小；運用歐姆定律綜合計算．

(1)R1與R2串聯．有激光照R1時，由圖像可得

U1=2 VU2=U-U1=4 V

(2)R1無激光照時，由圖像可得

P=UI′=6 V×0.005 A=0.03 W

(3)由圖像可知，每經過0.6 s，就有一個產品通過計數裝置．則通過計數裝置產品的個數為

6 熱敏電阻

【例6】(2011年義烏市中考第34題)熱敏電阻的阻值會隨溫度的改變而改變．小明同學用圖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)當控溫器中液體溫度為80 ℃，電阻箱阻值為100 Ω時，電流表的示數為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，同時改變電阻箱的阻值，使電流表的示數始終保持在0.1 A．通過計算得到相關數據記錄如下表1．從表中可以看出，在一定溫度范圍內，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系

圖6

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

A．abB．bcC．ac

解析：本題是以熱敏電阻為背景的題目，主要考查學生歐姆定律的計算，表格中數據的分析，電路設計和電表改裝的綜合能力．解決此題的關鍵是根據表格確定熱敏電阻與溫度的關系，利用二者關系按要求把電壓表改成溫度計．

(2)分析表中數據可得熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小．

(3)根據熱敏電阻與溫度的關系可知，溫度升高時熱敏電阻阻值變小，兩端電壓變小；定值電阻兩端的電壓變大，應把電壓表和定值電阻并聯(電壓表接ab)．