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用欧姆定律解读科技新产品

新材料、新技术的不断出现,人类正在或将要进行的新探索,为中考提供了丰富的命题资源。以科技新产品为背景的考题,涉及的内容广泛,蕴涵的知识丰富,一般会出现学生未曾学习过的新的知识与方法,所以能更好地考查学生收集信息、分析信息和处理信息的能力,培养学生的创新意识和实践能力。解答这类问题,首先要仔细阅读所给的材料,获取有用的信息,再与所学的物理知识进行有机结合,就会完成要解答的问题。以下结合各地中考出现的科技新产品,对这类题目的思路与方法加以分析。

 

1.光电计数器

 

1 图1是某种光电计数器的原理示意图,其中R1的电阻值随着光照亮度的增大而减小,R2为定值电阻。工件随传送带运动,使光源的光线间歇地照射R1AB两点间的信号处理系统每获得高电压时计数一次。下列说法正确的

 

A光线照射R1时,信号处理系统计数

 

B光线照射R1时,信号处理系统不计数

 

C.工件挡住光线,使R1两端的电压变小

 

D.工件挡住光线,使R1两端的电压变大

 

分析:题目考查的是串联电路电压分配的规律,但情景新颖,需要在仔细阅读的基础上,收集有效的信息。由图1和题目可知,有光照射时,R1的电阻值减小,根据串联分压原理,此时R2两端的电压变大,即信号处理系统获得高电压,这样,光电计数器就计数一次。

 

答案AD

 

2、新型电子元件

 

2  经测试知,通过某新型电子元件Z的电流I跟加在它两端电压U的关系如下表所示

 

U/V

0

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

I/A

0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

 

 (1)在图2()中画出电子元件Z的电流I跟电压U关系的图线

 

 

(2)将电子元件Z、电流表、滑动变阻器R和供电电压恒为5V的电源等连接成如图2()所示的电路。接通开关,当电流表的示数为0.2A时,滑动变阻器接入电路的电阻值为________Ω

 

分析:在图2()中用先描点、再连线的方法,可以画出电子元件Z的电流I跟电压U关系的图线。由表格中数据和乙图可知,当电流表的示数为0.2A时,电子元件Z两端电压为2V,滑动变阻器两端电压为5V-2V=3V,接入电路的电阻值为3V/0.2A = 15Ω

 

答案:略。

 

⑵15Ω

 

3.热敏电阻

 

3 有一种半导体材料,其电阻的大小随温度的变化而明显改变,利用这种半导体材料制成的电阻叫热敏电阻。利用热敏电阻可以用来测量温度的变化,且反应快,精度高。

 

李明同学想用热敏电阻设计一个电路,来检测他家蔬菜大棚内温度的变化。他买来了一个热敏电阻,该热敏电阻的阻值随温度变化的图象如图3所示。他又到实验室借来了一块电流表、一个开关和6V的电源。请你利用这些器材帮他设计一个能直接观察大棚气温变化的电路。

 

1)请你在方框中画出你设计的电路图。

2)若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度,这样电流表就改造成了气温表。若电流表选用00.6A的量程,请你计算说明改造成的气温表的0℃应与电流表刻度盘的什么刻度对应?该气温表能测量的最高温度是多少?

 

分析:由题目提供的信息,温度的变化能引起热敏电阻阻值的变化。如何把温度的变化显示出来呢?根据题目提供的器材,想到通过热敏电阻阻值的变化,引起电路电流的变化,从而用电流表显示出来,这样可以设计好电路图。下面的计算都要在此基础上进行,要注意图象的运用。

 

答案:(1)如图4

 

2)由图像可知:0℃时,热敏电阻的阻值为250Ω,此时,电路的电流是:。所以气温表的0℃应与电流表刻度盘0.024A 的刻度对应。

当电流表达到满刻度时,电路中的电流为0.6A

由图象可知,热敏电阻的阻值为10Ω时,气温是80℃,因此,气温表能测量的最高温度是80℃

 

4.风力测试仪

 

4 小明同学设计的“风力测试仪”在校科技节上备受师生们的青睐,“风力测试仪”的原理如图5所示.电源电压6VR0为保护电阻,AB为长20cm、阻值为50W的均匀电阻丝。OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重为2N的球P.闭合开关S,无风时,OP下垂并与电阻丝的B端接触;有风时,球P受风力的作用,使金属细杆OP绕悬挂点O偏转,当偏转到电阻丝的A端时,电流表示数为0.6A。已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm,金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦,求:

 

1R0的阻值

 

2无风时电流表示数。

 

解析:1)金属细杆OP偏转到A端时,电阻R0直接连接在电源两端:

 

2)无风时金属细杆OP下垂,R0RAB串联:

 

 
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