沪粤版九年级上册物理练习：专题训练(八)

专题训练(八)
[动态电路的定量计算]
专题概述
动态电路的定量计算是中考计算题中的常考题，解答时往往从两个方面展开，一是由开关引起的动态电路的定量计算；二是由滑动变阻器引起的动态电路的定量计算，解答此类问题的方法如下：
1．开关引起的动态电路的计算：(1)分析出由于开关的通断，电路结构所发生的变化，弄清不同情况下连入电路中的用电器，连接方式如何，各种电表测量的是哪部分的电流和电压．(2)运用学过的欧姆定律和串联、并联电路的特点进行分析，找清相关联的物理量及已知量，分析它们的关系，寻找求解的方法，准确解答．
2．由滑动变阻器引起的动态电路的定量计算：(1)首先看清电路的结构，明确用电器的连接方式．
(2)弄清电路中各电学仪表的测量对象．(3)分析滑动变阻器的连接及移动滑片引起的各物理量的变化；然后根据已知条件找到每个电路状态，并画出每个电路状态的电路图，将一个复杂的题目转变成两道或三道简单的计算题．
►类型一滑动变阻器引起的动态电路的计算
1．如图8－ZT－1所示，定值电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R的阻值变化范围为0～20 Ω，当滑片P移到R的最左端时，电流表的示数为0.6 A，当滑片P移到R的最右端时电流表和电压表的示数各是多少？
图8－ZT－1
2．如图8－ZT－2所示，设电源电压保持不变，R0＝10 Ω，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在中点c时，电流表的示数为0.3 A，移动滑片P至b端时，电流表的示数为0.2 A．则电源电压U与滑动变阻器的最大阻值R分别是多少？
图8－ZT－2
►类型二开关引起的动态电路的计算
3．如图8－ZT－3所示的电路中，R1＝5 Ω，R2＝15 Ω.开关S接1时电流表的示数为0.15 A；开关S接2时，电流表的示数为0.1 A，则灯L的电阻是( )
A．5 Ω B．10 Ω C．15 Ω D．20 Ω
图8－ZT－3
4．2016·河池如图8－ZT－4所示电路，已知R1为40 Ω，当S闭合，S1断开时，电压表的读数是4 V，通过R1的电流为________A，当S、S1均闭合时，电压表的读数是12 V，R2的阻值为________Ω.
图8－ZT－4
5．如图8－ZT－5所示的电路中，电源电压不变，电阻R1的阻值为20 Ω.当断开开关S1和S2，闭合开关S3时，电流表的示数为0.50 A；当断开开关S2，闭合开关S1、S3时，电流表的示数为0.90 A．求：
(1)电阻R2的阻值．
(2)断开开关S1和S3，闭合开关S2时，加在电阻R1两端的电压．
图8－ZT－5
►类型三与生活实际联系的欧姆定律相关计算
6．2017·德州如图8－ZT－6甲所示，实验小组的同学设计了一种测量温度的电路．已知电源电源为6 V且保持不变，R0是定值电阻，R t是热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示．电流表采用“0～0.3 A”的量程．
图8－ZT－6
(1)当环境温度是40 ℃时，电流表的示数为0.2 A，求此时R0的电阻值．
(2)该电路能测量的最高温度是多少？
7．为防止酒驾事故的出现，酒精测试仪被广泛应用．有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪，当接触到的酒精气体浓度增加时，其电阻值降低，如图8－ZT－7甲所示．当酒精气体的浓度为0时，R1的电阻为60 Ω.在图乙所示的工作电路中，电源电压恒为8 V，定值电阻R2＝20 Ω.
图8－ZT－7
(1)当被检测者酒精气体的浓度为0时，求电压表的示数．
(2)现在国际公认的酒驾标准是0.2 mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8 mg/mL，当电流表的示数为0.2 A时，试通过计算判断被检测者是否酒驾．
8．2017·广东模拟如图8－ZT－8甲所示为某型号电子秤，其结构原理如图乙所示，R0是定值电阻；R是压敏电阻，其阻值R随所受压力F变化的关系如图丙所示，改写电流表(量程为0～0.6 A)的表盘数值后可直接读出所称物体的质量．设踏板的质量为5 kg，电源电压保持12 V不变，g取10 N/kg.
图8－ZT－8
(1)根据图像可知，当被称物体的质量增加时，压敏电阻R的阻值________，电流表的示数________．(以上两空均选填“变大”或“变小”)
(2)空载时，电流表的示数为0.048 A，则R0的阻值为________Ω.
(3)该电子秤的最大测量值是________kg.
(4)若身边没有电流表只有电压表，试问还能制作电子秤吗？若不能，请说明理由；若能，电压表应怎样连入电路？答：________，_______________．
详解详析
1．当滑片P 移到R 的最左端时，电路为R 1的简单电路，电流表测电路中的电流， 由欧姆定律表达式I ＝U R 变形可得电源电压：U ＝I 1R 1＝0.6 A ×10 Ω＝6 V ；
当滑片P 移到R 的最右端时，R 1与R 的最大阻值串联，电压表测R 两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中电流表的示数：I 2＝U
R 1＋R ＝ 6 V 10 Ω＋20 Ω
＝0.2 A ，则电压表的示数：U R ＝I 2R ＝0.2 A ×20 Ω＝4 V. 2．闭合开关S ，滑动变阻器的滑片P 在中点c 时，电阻和滑动变阻器串联；
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
根据欧姆定律可得，电路中的电流： I ＝U R 0＋R c ＝U 10 Ω＋R 2＝0.3 A ①，
移动滑片P 至b 端时，电阻R 0和滑动变阻器串联；
此时电路中的电流：
I ′＝U R 0＋R b ＝U 10 Ω＋R
＝0.2 A ②， 由①②两式可得：U ＝6 V ，R ＝20 Ω.
3．C 4.0.1 80
5．(1)当S 1和S 2断开，S 3闭合时，R 2断路，通过电阻R 1的电流：I 1＝0.50 A ，
电源电压：U ＝I 1R 1＝0.50 A ×20 Ω＝10 V ；
当S 2断开，S 1和S 3闭合时，R 1和R 2并联，
通过R 2的电流：I 2＝I －I 1＝0.90 A －0.50 A ＝0.40 A ，
R 2＝U I 2＝10 V 0.40 A
＝25 Ω. (2)当S 1、S 3断开，S 2闭合时，R 1和R 2串联，电路中电流：I ＝I 1＝I 2＝U
R 1＋R 2，
R 1两端的电压：U 1＝I 1R 1＝UR 1R 1＋R 2＝10 V ×20 Ω20 Ω＋25 Ω
≈4.4 V. 6．(1)由图甲知，两电阻串联，电流表测电路中的电流，
当环境温度是40 ℃时，由图乙知，热敏电阻的阻值为R t ＝25 Ω，此时电流表的示数为I ＝0.2 A ，
根据欧姆定律可得，电路的总电阻：R ＝U I ＝6 V 0.2 A
＝30 Ω， 根据串联电路的电阻规律可得，R 0的电阻值：
R 0＝R －R t ＝30 Ω－25 Ω＝5 Ω.
(2)电流表采用“0～0.3 A ”的量程，故最大电流不能超过0.3 A ，
根据欧姆定律可得，串联电路的最小总电阻：
R 小＝U I 大＝6 V 0.3 A
＝20 Ω， 根据串联电路的电阻规律可得，热敏电阻的最小阻值：
R t 小＝R 小－R 0＝20 Ω－5 Ω＝15 Ω；由图乙知，对应的最高温度为90 ℃.
7．(1)从图甲中可以看出，当被检测者酒精气体的浓度为0时，R 1的电阻为60 Ω，根据串联电阻的特点可知电路中的总电阻为R ＝R 1＋R 2＝60 Ω＋20 Ω＝80 Ω，所以电路中的
电流为I ＝U R ＝8 V 80 Ω
＝0.1 A ，在串联电路中电流处处相等，所以R 1两端的电压为U 1＝I ×R 1＝0.1 A ×60 Ω＝6 V.
(2)当电路中的电流为0.2 A 时，电路中的总电阻为R ′＝U
I ′＝8 V 0.2 A ＝40 Ω，所以此时R 1的阻值为R 1′＝R ′－R 2＝40 Ω－20 Ω＝20 Ω，由图甲可知此时对应的酒精气体浓度为0.3 mg/mL ，0.2 mg/mL<0.3 mg/mL<0.8 mg/mL ，所以被检测者属于酒驾．
8．(1)变小 变大 (2)10
(3)115 (4)能 并联在R 0两端
[解析] (1)当被称物体的质量增加时，压敏电阻受到的压力增大；由R －F 图像可知，压力增大时，压敏电阻的阻值减小，总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大．(2)空载时，踏板对压敏电阻的压力：F ＝G 踏板＝m 踏板g ＝5 kg ×10 N/kg ＝50 N ，根据图丙可知，压力F ＝50 N 时，压敏电阻的阻值R ＝240 Ω；此时电路的总电阻：
R 总＝U I ＝12 V 0.048 A
＝250 Ω，由串联电路的电阻特点可得，R 0的阻值：R 0＝R 总－R ＝250 Ω－240 Ω＝10 Ω.(3)由题意可知，电子秤是由电流表改装而成的，且当电子秤所测质量最大时，对应的电流表示数达到最大值；所以，此时电路中的电流：I 最大＝0.6 A ，则定值电阻两端的电压为U 0＝I 最大R 0＝0.6 A ×10 Ω＝6 V ，压敏电阻两端分得的电压：U R ＝U －U 0＝12 V －6 V ＝6 V ，压敏电阻的
阻值：R ′＝U R I 最大＝ 6 V 0.6 A
＝10 Ω，由图丙可知，此时压敏电阻受到的压力为1200 N ，因为F ＝G 踏板＋G 物，则所测物体的最大重力为G 物最大＝F －G 踏板＝1200 N －50 N ＝1150 N ，由
G ＝ mg 可得，该电子秤的最大测量值：m 物最大＝G 物最大g ＝1150 N 10 N/kg
＝115 kg.(4)根据串联分压的规律可知，当压力增大时，压敏电阻的阻值减小，压敏电阻两端的电压也减小，则定值电阻R 0两端的电压变大，故可以把电压表并联在R 0两端，能反映物体质量的变化情况，所以能利用电压表制造电子秤．如图所示．。