摘要:
**基本信息**
聚焦欧姆定律动态电路计算,通过方程类、敏感电阻类、极值类三大模块,构建从基础方程到实际应用再到安全极值的递进式训练体系。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|方程类计算|3题,含单滑变多状态、图像结合多选|滑片移动改变电路状态,列方程求解电压/电阻|基于欧姆定律,通过电路状态变化建立方程组,体现科学推理中的数学应用|
|敏感电阻类动态计算|3题,涉及酒精传感器、电子秤、拉力电阻|结合传感器电阻特性(图像/表格),计算电路参数|将敏感电阻的物理特性转化为电路电阻变化,培养模型建构能力,体现相互作用观念|
|极值类动态电路计算|5题,含多电表安全、环境监测电路|考虑电表量程/元件安全,求阻值/电流变化范围|综合电路分析与安全条件推导极值,强化科学论证和问题解决能力,落实科学态度与责任|
内容正文:
欧姆定律复杂类动态电路计算
方程类计算
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=20Ω。闭合开关S,移动滑动变阻器R2的滑片P到中点c
时,电流表的示数为0.4A;移动滑片P到最左端a时,电流表的示数为0.3A。则电源电压和滑动变阻
器的最大阻值分别为多少?
2.(多选)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,在保证电路元件安全情况下,移动
滑动变阻器的滑片,记录电表示数;图乙是电路中电流与滑动变阻器两端电压关系的图像,下列说法正确的是( )
A.定值电阻的阻值是10Ω
B.电源电压为4.5V
C.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是5-15Ω
D.当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电流表的示数是0.3A
3.(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为30Ω。电压表量程为0-15V,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为18V
B.R1的阻值为10Ω
C.滑片在最右端时,电压表的示数为4V
D.为保证电压表安全,滑动变阻器接入的最小阻值为2Ω
敏感电阻类动态计算
1.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,如图甲所示。当酒精气体的浓度为0时,的电阻为60Ω.在图乙所示的工作电路中,电源电压恒为8V,定值电阻=20Ω.求:
(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,电压的示数是多少;
(2)当电流表的示数为0.2A时,试计算酒精气体的浓度是多少mg/mL?现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/mL≤酒精气体浓度≤8mg/mL,试通过计算判断被检测者是否酒驾?
2.如图甲是某电子秤的原理示意图,为定值电阻,托盘下方的电阻为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系如图乙所示。已知电源电压为6V保持不变。
(1)当托盘为空时,电阻为多少;
(2)若托盘为空时,电流表示数为=0.01 A,求定值电阻的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为=0.02A,求该物体的质量大小。
3.图甲是大型机械厂用来称重的电子吊秤。某物理小组设计了“吊秤”的模拟电路(图乙),电路中电源电压恒为6V,为拉力敏感电阻,为定值电阻,拉力敏感电阻与所受拉力F的关系为一次函数关系,如表所示。
(1)当拉力为0时,电流表示数为15mA,求的阻值。
(2)当拉力敏感电阻受到250N的拉力时,电流表的示数为多少mA?
极值类动态电路计算
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,为0--50Ω的滑动变阻器,电流表与电压表为实验室常用的电流表与电压表。合上开关S后,电压表V的示数为6V,电流表A的示数为2A,电流表的示数为0.5A。
(1)求电阻的阻值;
(2)求通过滑动变阻器的电流;
(3)如果电流表A的量程为0--3A,电流表的量程为0--0.6A,为了不使电流表损坏,求滑动变阻器连入电路的阻值可变范围和电流的变化范围。
2.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,为0--50Ω的滑动变阻器,电流表与电压表为实验室常用的电流表与电压表。合上开关S后,电源电压为6V,电流表A的示数为0.2A,电压表V的示数为2V。
(1)求电阻的阻值;
(2)求此时滑动变阻器的阻值;
(3)如果电压表V的量程为0--3V,电流表A的量程为0--0.6A,为了不使电流表和电压表损坏,求滑动变阻器连入电路的阻值可变范围和电流的变化范围。
3.如图甲所示是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5V且保持不变,电压表量程为0-3V,是300Ω的定值电阻,是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S,下列说法中正确的是( )
A.环境温度为40℃时,热敏电阻阻值是150Ω
B.电压表的示数越大,说明环境温度越低
C.环境温度为0℃时,电压表的示数是1.5V
D.此电路允许的最高环境温度为60℃
4.小伟给学校劳动实践基地的蔬菜大棚设计了一个测量空气湿度的电路图,如图甲所示。电源电压恒为6V,定值电阻的阻值为20Ω,湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.空气湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大
B.空气湿度越大,电压表示数越小
C.当空气湿度为40%时,电压表的示数为3.6V
D.当电路中的电流为0.15A时,空气湿度为50%
5..如图甲是一个检测空气质量指数的简化电路。其中R为气敏电阻,其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示。已知:电源电压为6V且保持不变,定值电阻为4Ω。当闭合开关S后,电压表示数为2V时,求:
(1)通过的电流。
(2)电阻R的阻值。
(3)若电压表的量程为0-3V,在保证电路安全工作的情况下,检测的空气质量指数最大为多少。
10.随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国出现了越来越多的潜水爱好者.为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表.图乙是某深度表的工作原理简化电路图,电源电压U=6V且恒定不变,定值电阻=15Ω,电压表量程为0-3V,是阻值随水深度变化的电阻,其变化关系图象如图丙所示,允许通过的最大电流为0.24 A.求:
(1)深度表在水面上时,电路中的电流(计算结果保留1位小数);
(2)电压表示数为2V时,潜水员下潜的深度;
(3)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度.
欧姆定律复杂类动态电路计算【答案】
方程类计算
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1=20Ω。闭合开关S,移动滑动变阻器R2的滑片P到中点c
时,电流表的示数为0.4A;移动滑片P到最左端a时,电流表的示数为0.3A。则电源电压和滑动变阻
器的最大阻值分别为多少?设电源电压为,滑动变阻器的最大阻值为R
解得:R=20Ω 12V
2.(多选)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关,在保证电路元件安全情况下,移动
滑动变阻器的滑片,记录电表示数;图乙是电路中电流与滑动变阻器两端电压关系的图像,下列说法正确的是( BD )
A.定值电阻的阻值是10Ω
B.电源电压为4.5V
C.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是5-15Ω
D.当滑动变阻器的滑片P移至中点时,电流表的示数是0.3A
A,B设电源电压为
解得:=7.5Ω 4.5V
3.(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为30Ω。电压表量程为0-15V,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像,如图乙所示。下列说法正确的是( ABD )
A.电源电压为18V
B.R1的阻值为10Ω
C.滑片在最右端时,电压表的示数为4V
D.为保证电压表安全,滑动变阻器接入的最小阻值为2Ω
A,B设电源电压为
解得:=10Ω 18V
敏感电阻类动态计算
1.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,如图甲所示。当酒精气体的浓度为0时,的电阻为60Ω.在图乙所示的工作电路中,电源电压恒为8V,定值电阻=20Ω.求:
(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,电压的示数是多少;
(2)当电流表的示数为0.2A时,试计算酒精气体的浓度是多少mg/mL?现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/mL≤酒精气体浓度≤8mg/mL,试通过计算判断被检测者是否酒驾?
(1).
(2)
由表得此时浓度为0.3mg/ml,酒驾了
2.如图甲是某电子秤的原理示意图,为定值电阻,托盘下方的电阻为压敏电阻,其电阻大小与托盘内所放物体质量m大小的关系如图乙所示。已知电源电压为6V保持不变。
(1)当托盘为空时,电阻为多少;
(2)若托盘为空时,电流表示数为=0.01 A,求定值电阻的阻值;
(3)若放入某物体后,电流表示数为=0.02A,求该物体的质量大小。
(1).由表得:500Ω
(2)
(3)
由表得m=600g
3.图甲是大型机械厂用来称重的电子吊秤。某物理小组设计了“吊秤”的模拟电路(图乙),电路中电源电压恒为6V,为拉力敏感电阻,为定值电阻,拉力敏感电阻与所受拉力F的关系为一次函数关系,如表所示。
(1)当拉力为0时,电流表示数为15mA,求的阻值。
(2)当拉力敏感电阻受到250N的拉力时,电流表的示数为多少mA?
(1).由表得:300Ω
(2)
极值类动态电路计算
1.如图甲所示是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5V且保持不变,电压表量程为0-3V,是300Ω的定值电阻,是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S,下列说法中正确的是( D )
A.环境温度为40℃时,热敏电阻阻值是150Ω
B.电压表的示数越大,说明环境温度越低
C.环境温度为0℃时,电压表的示数是1.5V
D.此电路允许的最高环境温度为60℃
2..如图甲是一个检测空气质量指数的简化电路。其中R为气敏电阻,其电阻的倒数与空气质量指数的关系如图乙所示。已知:电源电压为6V且保持不变,定值电阻为4Ω。当闭合开关S后,电压表示数为2V时,求:
(1)通过的电流。
(2)电阻R的阻值。
(3)若电压表的量程为0-3V,在保证电路安全工作的情况下,检测的空气质量指数最大为多少。
(1)
(2)
(3)
由表得,空气质量指数为50
3.随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国出现了越来越多的潜水爱好者.为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表.图乙是某深度表的工作原理简化电路图,电源电压U=6V且恒定不变,定值电阻=15Ω,电压表量程为0-3V,是阻值随水深度变化的电阻,其变化关系图象如图丙所示,允许通过的最大电流为0.24 A.求:(1).
(2)
由表得,h=10m
(3)
由表得,h=40m
(1)深度表在水面上时,电路中的电流(计算结果保留1位小数);
(2)电压表示数为2V时,潜水员下潜的深度;
(3)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度.
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