“变阻器”类考题归类例析

《“变阻器”类考题归类例析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、“变阻器”类考题归类例析　　广泛应用于生活、生产中的自动化、智能化控制电路，其主要器件多为机械式滑动变阻器或利用力、热、光、电、磁、声等物理效应制成的电阻式传感器，作用相当于一个阻值随外界因素的变化而变化的“变阻器”。当“变阻器”的阻值发生变化时，引起电路相关量随之而变化，从而实现对物理量的检测或对机（电）器工作状况的调控。　　有关“变阻器”类的考题，涉及初中物理主要知识的综合应用，能有效考查学生的综合素质和能力，是近年来中考命题的热点。解题的一般思路方法是：明确“变阻器”的变阻关系，弄清电路组成和装置的工作原理

2、，灵活运用相关知识分析解答。现将“变阻器”类考题归类例析如下，以供复习备考参考。　　一、滑变式“变阻器”　　利用机械装置使“变阻器”（类似于滑动变阻器）的阻值发生变化，实施对某物理量的检测，常见的有汽车油量表、水位检测仪等。关键是分析“变阻器”的结构，弄清其变阻过程。　　例1.如甲所示是一种家庭水箱水位测量装置示意图，电源电压18V保持不变，电压表量程0～15V，电流表量程0～3A，R0是阻值为10Ω的定值电阻，R1是长20cm、阻值为20Ω的电阻丝，滑片P把电阻丝与轻质弹簧的　　指针连在一起。圆柱体M长80cm

3、，底面积为20014cm2。当水位处于最高处时，M刚好浸没在水中，滑片P恰好在R1的最上端。轻质弹簧阻值不计，M全部露出水面前，弹簧的伸长量Δl始终与受到的拉力F成正比。　　（1）当水位下降时，电路中示数会随之减小的电表是。　　（2）当水位处于最高处时，电压表的示数为多少？　　（3）当水位下降，圆柱体M露出水面部分的长度为50cm时，电流表示数为多少？（g取10N/kg）　　解析：“变阻器”由弹簧、指针、电阻丝R1、圆柱体M组成；R1与R0串联，电压表测R1两端电压，电流表测电路中的电流；水位变化，M位置随之变化

4、，弹簧带动指针、滑片P滑动，使R1接入电路的阻值变化，电表示数显示水位的高低与变化。　　（1）水位下降时，指针下移，R1接入电路的阻值减小，电路中的总电阻R总=R1+R0减小，电路中的电流I=UR1+R0增大，电流表示数增大，R1两端电压UR1=U-UR0=U-IR0减小，故示数减小的电表是电压表。　　（2）当水位处于最高处时，R1接入电路的阻值为20Ω，电路中的电流：　　I=UR1+R0=18V20Ω+10Ω=0.6A　　电压表示数：　　U1=IR1=0.6A×20Ω=12V　　（3）当M露出水面部分的长度为5

5、0cm时，它所受的浮力减小：　　ΔF浮=ρ水gΔV=ρ水gSΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200×10-4m2×50×10-2m=100N　　弹簧对M的拉力增加：14　　ΔF=ΔF浮=100N　　由图可知，当弹簧所受的拉力增大100N时，弹簧伸长量Δl增加10cm，即轻质弹簧指针从最高处下降10cm，此时变阻器接入电路的阻值：　　R1'=20Ω-1Ω/cm×10cm=10Ω　　电流表示数：　　I'=UR'1+R0=18V10Ω+10Ω=0.9A　　二、压力传感器　　由压敏电阻制成的压力传感器，其阻

6、值受外界压力的影响而发生变化，多用于与压力有关的测量装置中，常见的有电子秤（压力测力计）、车辆超载报警、水深测量仪、撞击力测试仪等。关键是分析变阻的原因（是固体压力还是液体压力），弄清力电的关系。　　例2.如甲所示是某压力测力计的电路原理示意图，图中电源电压为6V并保持不变；定值电阻R0的规格是“520Ω0.01A”，起保护电路的作用；测力显示器是由电流表改装成的（电阻忽略不计），R是一种新型电子元件，其阻值R随压力F大小变化的关系如乙所示。求：　　（1）R0允许消耗的最大功率是多少？　　（2）分析乙，写出电子元

7、件的阻值R随压力F变化的关系式。　　（3）该测力计所能测量的最大压力是多少？　　（4）若要增大该测力计所能测量的最大压力，请写出一种改进方法。　　解析：R与R0串联，显示器实际上是一个电流表；R随所受的压力F变化，使之接入电路的阻值变化，引起显示器示数变化。　　（1）由R0的规格可知，其允许通过的最大电流：I0=0.0114A，则R0允许消耗的最大功率：　　P0=I02R0=（0.01A）2×520Ω=0.052W　　（2）由乙可知，电子元件的阻值R与压力F的关系为一次函数，设为R=kF+b；由图象可知，当F=0

8、时，R=200Ω；当F=50N时，R=180Ω，则有200Ω=k×0N+b、180Ω=k×50N+b，联立等式解之，可得：b=200，k=-0.4。故电子元件的阻值R随压力F变化的关系式为：　　R=200-0.4F（或R=200-25F）。　　（3）电路中允许通过的最大电流：I0=0.01A，则电路中的最小总电阻：　　R总=UI0=6V0.01A=600Ω　　因R与R0串