从2011年中考看 “新型”电阻的应用

田成良

(泗水县教育局教研室 山东 济宁 273200)

近年来一些新型电阻广泛应用在智能电路中，一些以新型电阻为情境的试题随之出现．此类试题不仅体现了“从物理走向生活，从生活走向社会”的课改新理念，而且还能引导学生关注科技前沿和新材料的发展情况，因而成为中考命题的热点．此类题目往往较新颖，学生平时练习较少，得分率较低．为此，笔者结合2011年中考的题目，对新型电阻的应用进行分析．

1 压敏电阻

【例1】(2011年温州市中考第36题)电梯为居民出入带来很大便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，工作原理如图1(a)所示．已知控制电路的电源电压U=6 V，保护电阻R1=100 Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图1(b)所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．

图1

(1)当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强．电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点________接触，电铃发出警报声．

(2)当电磁铁线圈电流达到20 mA时：衔铁刚好被吸住．若该电梯厢内站立总质量为1 000 kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载．(g取10 N/kg)

解析：此类题目以压敏电阻压力特性为背景，主要考查学生对物理图像、电磁铁、欧姆定律等综合知识的掌握情况．

(1)当压力变大时，根据R-F图像可知电阻随压力的增大而减小.电路中电流逐渐变大，电磁铁磁性逐渐增强；衔铁被拉下与B点接触，电铃接通报警，电机因断路而停止转动．

(2)总质量为1 000 kg的乘客对电梯的压力F为10 000 N，根据R-F图像可知压敏电阻的阻值R2为100 Ω，电路中总电阻

R=R1+R2=200 Ω

电路中总电流

大于超载时的最大电流20 mA,所以超载．

2 传感器电阻

图2

【例2】(2011年重庆市中考第20题)从2011年5月11日起，执行酒驾重罚新规定．交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理相当于图2所示．电源电压恒为9 V，传感器电阻R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，当酒精气体的浓度为零时，R2的电阻为80 Ω．使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R1的滑片)对测试仪进行调零，此时电压表的示数为8 V．求：

(1)电压表示数为8 V时，电流表示数为多少；

(2)电压表示数为8 V时，滑动变阻器R1的电阻值为多少；

(3)调零后，R1的电阻保持不变．某驾驶员对着测试仪吹气10 s，若电流表的示数达到0.3 A，表明驾驶员醉驾，此时电压表的示数为多少.

解析：此题属于利用传感器电阻设计检测电路的问题，设计巧妙，综合性强；重点考查在传感器电阻的动态电路中欧姆定律的计算及分析能力．解答此题时，首先要从题目中提取有用的信息和条件，利用电路中的特殊状态求解；如酒精气体的浓度为零时，R2的电阻为80 Ω，电压表的示数为8 V．因R2和滑动变阻器串联，当R2=80 Ω时，电压表示数U2=8 V时，电流表的示数为

电压表的示数为

U1=U-U2=1 V

滑动变阻器R1的电阻值为

当R1的电阻保持不变，电流表的示数I′为0.3 A时，电压表的示数

3 气敏电阻

【例3】(2011年黄冈市中考第22题)小阳设计一个天然气泄漏检测电路，如图3(a)所示，R为气敏电阻，其阻值随天然气浓度变化曲线如图3(b)所示，R0为定值电阻，电源电压恒定不变．则下列说法正确的是

A．天然气浓度增大，电压表示数变小

B．天然气浓度减小，电流表示数变大

C．天然气浓度增大，电路消耗的总功率变小

D．天然气浓度减小，电压表与电流表示数的比值不变

图3

解析：选项D正确，本题主要考查在气敏电阻的动态电路中，电阻的变化对电流表、电压表的影响．解此类题目时，应先根据图像判断气敏电阻随天然气浓度的变化，结合欧姆定律判断电路中电流、电压的变化．当天然气的浓度增加时，由图像可知气敏电阻的阻值变小.R0为定值电阻，电源电压恒定不变，电路中电流变大，R0电压变大，故电流表、电压表示数都变大，所以选项A，B错．天然气浓度增大时根据电功率公式P=UI可知，电压不变，电流增大，电路中电功率变大，选项C错．电压表与电流表示数的比值即为电阻R0,电阻与电压、电流无关大小不变，故选项D正确．

4 磁敏电阻

【例4】(2011年黄冈市中考第27题)小阳利用磁敏电阻为他的自行车设计了一个速度计，磁铁固定在自行车的辐条上，磁敏电阻固定在自行车的后车架上，安装示意图如图4(a)，工作电路如图4(b)，已知电源电压为6 V恒定不变．当磁铁与磁敏电阻RS靠得最近时阻值为200 Ω，磁铁与磁敏电阻RS离得最远时阻值为400 Ω，靠近或远离时的实际电阻在这两者之间变化；当R0两端电压不低于4.5 V时电子计数器就能有效计数，低于4.5 V就不能产生计数，车轮每转动一圈就计数一次．为保证电子计数器有效工作，电阻R0最小阻值为______Ω．某次行驶中，小明发现5 min恰好完整计数了300次，车轮的周长为3 m，则这段时间内自行车行驶的平均速度为______km/h．

图4

解析：此题是利用磁敏电阻设计计数电路的问题．题目设计的非常巧妙，考查了学生对电路分析、理解的能力．解答此题时要抓住磁敏电阻RS=200 Ω，RS=400 Ω时的电路的两个特殊状态．理解计数器的工作原理和过程，结合欧姆定律计算．

5 光敏电阻

【例5】(2011年大连市中考第24题)某工厂产品计数装置的示意图如图5(a)所示．P为激光源，R1为光敏电阻(有光照射时，阻值变小)，a,b两端接“示波器”(示波器对电路无影响)，定值电阻R2为400 Ω，电源电压为6 V．水平传送带匀速运动，每当传送带上的产品通过激光束时，激光束会被产品挡住，示波器荧光屏上显示的R1两端电压与时间的关系图像如图5(b)所示．试求：

(1)激光照射R1时，R1的阻值是多少；

(2)激光被产品挡住时，R1和R2消耗的总功率是多少；

(3)从零时开始计时，经过1 min，传送带上通过计数装置的产品是多少个.

图5

解析：本题是以光敏电阻为背景的题目，利用激光对光敏电阻的的影响检测产品数量；主要考查学生电路分析能力，图像理解能力，综合计算能力．解决此类问题的关键是理解激光与光敏电阻的关系，结合示波器的图像判断电路中电压、电阻的大小；运用欧姆定律综合计算．

(1)R1与R2串联．有激光照R1时，由图像可得

U1=2 VU2=U-U1=4 V

(2)R1无激光照时，由图像可得

P=UI′=6 V×0.005 A=0.03 W

(3)由图像可知，每经过0.6 s，就有一个产品通过计数装置．则通过计数装置产品的个数为

6 热敏电阻

【例6】(2011年义乌市中考第34题)热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变．小明同学用图6(a)所示的电路来探究热敏电阻RT的阻值与温度的关系．已知M为控温器，电源电压恒为12 V，R为电阻箱(一种可以改变并读出阻值的变阻器)．

(1)当控温器中液体温度为80 ℃，电阻箱阻值为100 Ω时，电流表的示数为0.1 A．则该温度下热敏电阻的阻值为______Ω．

(2)依次改变控温器中的液体温度，同时改变电阻箱的阻值，使电流表的示数始终保持在0.1 A．通过计算得到相关数据记录如下表1．从表中可以看出，在一定温度范围内，该热敏电阻的阻值随温度的升高而______．

表1 热敏电阻阻值与温度的关系

图6

(3)在科技创新活动中，小明用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计，如图6(b)．它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度．若电压表的读数会随温度的升高而增大，则应在原理图中______两端接入一电压表．

A．abB．bcC．ac

解析：本题是以热敏电阻为背景的题目，主要考查学生欧姆定律的计算，表格中数据的分析，电路设计和电表改装的综合能力．解决此题的关键是根据表格确定热敏电阻与温度的关系，利用二者关系按要求把电压表改成温度计．

(2)分析表中数据可得热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．

(3)根据热敏电阻与温度的关系可知，温度升高时热敏电阻阻值变小，两端电压变小；定值电阻两端的电压变大，应把电压表和定值电阻并联(电压表接ab)．