神奇的“变”阻

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同学们在课本中学过的变阻器有滑动变阻器、电阻箱，它们可用来调节灯泡的亮度、电扇的速度、收音机的音量等，其实变阻器的种类还有许多，其运用越来越广泛.近年来，神奇的变阻器频频在中考中登场，其实也并不神秘，现举几例供同学们欣赏.

一、二氧化锡传感器

例1 二氧化锡传感器能用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的原理是其电阻随一氧化碳浓度的增大而减小.若将二氧化锡传感器接入如图1所示的电路中，当二氧化锡传感器所处空间的一氧化碳浓度增大时，电压表示数U与电流表示数I发生变化，其中正确的是（ ）.

A.U变小，I变小

B.U变小，I变大

C.U变大，I变小

D.U变大，I变大

分析 当二氧化锡传感器所处空间的一氧化碳浓度增大时，其电阻就减少，电流就增大，电压表测的是R两端的电压，根据U1=IR，R不变，I变大，R两端的电压就变大.

答案 D

二、酒精气体传感器

例2 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2（甲）所示.当酒精气体的浓度为0时，R1的电阻为60Ω.在图2（乙）所示的工作电路中，电源电压恒为8V，定值电阻R2=20Ω.求：

（1）当被检测者的酒精气体的浓度为0时，电压表的示数是多少；

（2）现在国际公认的酒驾标准是酒精气体浓度在0.2mg/ml至0.8mg/ml之间，当电流表的示数为0.2A时，试通过计算判断被检测者是否酒驾.

分析 （1）当被检测者的酒精气体的浓度为0时，R1的电阻为60Ω，

I=U/R=8V/（60Ω+20Ω）=0.1A，U1=IR1

=0.1A×60Ω=6V；

（2）判断被检测者是否酒驾，就是要求出R1，当电流表的示数为0.2A时，R1=U/I

-R2=8V/0.2A-20Ω=20Ω，从甲图查得被检测者的酒精气体浓度为0.3mg/ml，因0.2mg/ml

答案 （1）6V；（2）被检测者属于酒驾

三、压力传感器

例3 图甲是某种压力秤的电路原理示意图，电压表（量程为0～3V）可对应显示压力的大小.已知R0=100Ω，电源电压U=4.5V保持不变，压力传感器R的阻值随所受的压力变化的图像如图乙.（设踏板的重力忽略不计）

问：当一个重力大小为600N的中学生站在压力秤上时，电压表的示数为多少伏特？

分析 （1）当压力F=G=600N时，由图乙可知此时压力传感器的电阻R1=150Ω，电路中的电流I=U/（R0+R1）=4.5V/（100Ω

+150Ω）=0.018A，电压表示数U0=IR0=0.018A

×100Ω=1.8V.

答案 1.8V

四、光敏电阻

例4 光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小.如图4所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，A、B间接监控装置.则：

A.当有人通过通道而遮蔽光线时，A、B间电压变小

B.当有人通过通道而遮蔽光线时，通过R1的电流变大

C.当仅增大R2连入电路中的阻值时，通过R1的电流变大

D.当仅增大R2连入电路中的阻值时，可降低A、B间的电压

分析 先看清电路，电路R1与R2串联.因光敏电阻是有光照射它时阻值变小，当有人通过通道而遮蔽光线时，R1的电阻变大，电路中的电流变小，故R1的电流变小，根据U2=IR2，R2不变，I变小，所以A、B间电压降低U2变小；当仅增大R2连入电路中的阻值时，电路中的电流变小，故R1的电流变小，根据U2=U-U1=U-IR1，U、R1不变，I变小，A、B间的电压U2变大.

答案 A

五、磁敏电阻

例5 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5（甲），工作电路如图5（乙），已知电源电压为6V恒定不变.当磁铁与磁敏电阻Rs靠得最近时阻值为200Ω，磁铁与磁敏电阻Rs离得最远时阻值为400Ω，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4.5V时电子计数器就能有效计数，低于4.5V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5min恰好完整计数了300次，车轮的周长为3m，则这段时间内自行车行驶的平均速度为 km/h.

分析 Rs阻值为200Ω～400Ω，当R0两端电压不低于4.5V时电子计数器就能有效计数，因Rs与R0串联，故Us/U0

=Rs/R0，即（6V-4.5V）/4.5V=200Ω/R0，R0

=600Ω，或（6V-4.5V）/4.5V=400Ω/R0，R0

=1200Ω，R0的阻值为600Ω～1200Ω，所以R0最小阻值为600Ω.自行车行驶的平均速度v=s/t=3m×300/300s=3m/s=10.8km/h.

答案 600Ω，10.8

试一试

1.将光敏电阻R和定值电阻R0、电流表、电压表连接成电路，接在9V的电源上，如图6.光敏电阻阻值随光强变化关系如下表：（“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉，即cd）

（1）若电流表的示数增大，表示光强在 .（选填“增大”“减小”或“不变”）

（2）由表中数据可知当光强E=2cd时，电流表的示数为0.3A，则定值电阻R0为多少Ω？

（3）结合表中数据分析，当光强E=1.5cd

时，电流表示数是多少？

2.某型号油量表工作原理如图7（甲）所示，电源电压为24V，R0为定值电阻，A为油量表（实际上是量程为0～0.6A的电流表），R1为压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图像如图7（乙）所示，它的上表面面积为0.01m2.油箱是长方体，装满油时深度h为0.4m.

（1）由乙图可知：压敏电阻R1随压力F的增大而 .当油箱中的汽油用完时，R1的电阻为 Ω.

（2）油箱装满汽油时压敏电阻上表面受到的压强和压力分别为多大？（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3）

（3）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表满偏），求R0的阻值.

（4）当油箱中的汽油用完时，电路中的电流为多少？