欧姆定律的实际应用,看图像和电表的改装

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,R1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R2=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)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/ml≤酒精气体浓度≤8mg/ml,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.

解:(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,R1的电阻为60Ω.

电路中的电流I===0.1A,

电压的示数U1=IR1=0.1A×60Ω=6V;

(2)当电流表的示数为0.2A时,由公式I=得:

R1=﹣R2=﹣20Ω=20Ω,

由甲图可知,被检测者的酒精气体浓度为0.3mg/ml. 2mg/ml<0.3mg/ml<0.8mg/ml, 所以被检测者属于酒驾.

答:(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,电压的示数是6V;

如图甲表示一种自动测定油箱内油面

高度的油量表(实际上是量程为0~0.6

A的电流表改装而成),滑

动变

阻器R的最

大值为60Ω,金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度.电源电压为24V,R0为定值电阻,

(1)R0的作用是________,当油箱油面下降时,油量表的示数将变________。

(2)油箱装满汽油时,油量表示数为最大值(即电流表达到最大值,此时,滑动变阻器的触头在某一端),求R0的阻值.

(3)当油箱中的汽油用完时(此时滑动变阻器的触头在另一端),电路中的电流为多少?

(4)改装设计:用电压表代替电流表做油量表,图中的乙图已画出部分电路,请在乙图中完成电路的设计。要求:当油箱中的油用完时,油量表(电压表)的示数为零

【答案】

(1)保护电阻(保护电流表、保护电源);小(2)解:当油量表示数最大时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,由

(3)解:得

当油箱中汽油用完时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,由

(4)

热敏电阻广泛应用于控制电路中,其阻值会随环境温度的改变而改变.图甲中,电源电压U=6V,A是小量程电流表,其允许通过的最大电流为0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“200Ω 0.3A”字样,Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示.闭合开关S,求: (1)环境温度为10℃、电路中电流为0.01A时Rt两端的电压. (2)图甲电路可以正常工作的最高环境温度

解:

(1)环境温度为10℃时,由图乙可知热敏电阻Rt=500Ω,I=0.01A, 由欧姆定律可得:

U1=IR1=0.01A×500Ω=5V.

(2)电流表允许通过的最大电流I大=0.02A,电源电压U=6V,

电路中的最大电阻为:==300Ω,

滑动变阻器的最大阻值R=200Ω,

热敏电阻的最小阻值R1小=R总﹣R=300Ω﹣200Ω=100Ω,

热敏电阻的阻值为100Ω时,由图乙可知其工作的最高环境温度50℃.

张红和李明两同学分别设计了如图中甲、乙所示的风力测量仪.所用器材相同,已知电源电压为U0=3V保持不变,电路保护电阻阻值为R1=2 Ω,线状均匀电阻丝的全电阻阻值为R2=3 Ω,木球用金属丝悬挂于O点,O点接入电路.且金属丝和线状电阻丝接触良好.无风时,金属丝刚好竖直接触于电阻丝最右端.(金属丝电阻和质量不计)

(1)对于甲电路,风力增大,电压表示数 _________ (选填“增大”、“减少”或“不变”),对于乙电路,风力增大,电压表示数 _________ (选填“增大”、“减少”或“不变”);所以选择 _________ (选填“甲”或“乙”)电路比较好.

(2)无风时,甲、乙两电路中的电压表示数分别是多大?

(3)对其中某一电路而言,风力和电压表示数是正比关系,且最大能测的风力已知为Fm=0.5N(此时金属丝摆到电阻丝最左端).求该电路电压表示数为U时对应的风力F的大小表达式(

F≤Fm).

(1)减小;增大;乙.

(2)无风时,对于甲电路,I甲===0.6A,电压表示数U甲=I甲R2=0.6A

×3Ω

=1.8V,对于乙电路,电压表所在电路电阻丝的电阻为0,所以电压表示数为0V.

(3)此电路是乙电路,当风力最大时,电压表对应的读数Um=×R2=0.6A×3Ω

=1.8V,由于风力和电压表的读数是正比关系,所以

==,整理得:F=U.

(2013日照)26.(6分)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20Ω 。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3是,电流表的示数为0.90A。求: (1)电阻R2的阻值。

(2)无风时,甲、乙两电路中的电压表示数分别是多大?

(3)对其中某一电路而言,风力和电压表示数是正比关系,且最大能测的风力已知为Fm=0.5N(此时金属丝摆到电阻丝最左端).求该电路电压表示数为U时对应的风力F的大小表达式(

F≤Fm).

(1)减小;增大;乙. (2)无风时,对于甲电路,I甲===0.6A,电压表示数U甲=I甲R2=0.6A×3Ω

=1.8V,对于乙电路,电压表所在电路电阻丝的电阻为0,所以电压表示数为0V.

(3)此电路是乙电路,当风力最大时,电压表对应的读数Um=×R2=0.6A×3Ω=1.8V,由于风力和电压表的读数是正比关系,所以

==,整理得:F=U.

(2013日照)26.(6分)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20Ω 。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3是,电流表的示数为0.90A。求:

(1)电阻R2的阻值。

(2)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加载电R1两端的电压。

如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2为20Ω.闭合开关,滑动电阻器R3的滑片在b端时,电压表的示数为3V;滑片移到中点时,电流表的示数为0.45A;滑片移到a端时,电压表的示数为9V.求:

(1)电阻R1的阻值;

(2)滑动变阻器R3的最大阻值;

(3)电源电压U.

解:P在b端时,有----①………………………………(1分)

P在a端时,有

因为U不变,所以--------②………………………………(1分) ,即………………(1分) P在中点时,有--③…………………(1分) 由②、③两式得,,………(2分)

……………………………………(2分)

从2011年5月11日起,执行酒驾重罚新规定。交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理相当于图19所示。电源电压恒为9 V,传感器电阻R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,R2

的电阻为80 Ω。使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R1的滑片)对测试仪进行调零,此时电压表的示数为8 V。求:

(1)电压表的示数为8V时,电流表的示数为多少?

(2)电压表的示数为8V时,滑动变阻器R1的电阻值为多少?

(3)调零后,R1的电阻保持不变。某驾驶员对着测试仪吹气10 s,若电流表的示数达到0.3A,表明驾驶员醉驾,此时电压表的示数为多少

?

解:因为R2和滑动变阻器串联,当R2=80Ω,电压表示数U2为8V时,

U1=U-U2=9V-8V=1V

当R1的电阻保持不变,电流表的示数I/为0.3A时, U1/=I/R1=0.3A×10Ω=3V,U2/=U- U1/=9V-3V=6V

答:(1)电压表的示数为8V时,电流表的示数为0.1A

(2)电压表的示数为8V时,滑动变阻器R1的电阻值为10Ω

(3)调零后,R1的电阻保持不变。某驾驶员对着测试仪吹气10 s,若电流表的示数达到0.3A,表明驾驶员醉驾,此时电压表的示数6V

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,R1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R2=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)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/ml≤酒精气体浓度≤8mg/ml,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.

解:(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,R1的电阻为60Ω.

电路中的电流I===0.1A,

电压的示数U1=IR1=0.1A×60Ω=6V;

(2)当电流表的示数为0.2A时,由公式I=得:

R1=﹣R2=﹣20Ω=20Ω,

由甲图可知,被检测者的酒精气体浓度为0.3mg/ml. 2mg/ml<0.3mg/ml<0.8mg/ml, 所以被检测者属于酒驾.

答:(1)当被检测者的酒精气体的浓度为0时,电压的示数是6V;

如图甲表示一种自动测定油箱内油面

高度的油量表(实际上是量程为0~0.6

A的电流表改装而成),滑

动变

阻器R的最

大值为60Ω,金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度.电源电压为24V,R0为定值电阻,

(1)R0的作用是________,当油箱油面下降时,油量表的示数将变________。

(2)油箱装满汽油时,油量表示数为最大值(即电流表达到最大值,此时,滑动变阻器的触头在某一端),求R0的阻值.

(3)当油箱中的汽油用完时(此时滑动变阻器的触头在另一端),电路中的电流为多少?

(4)改装设计:用电压表代替电流表做油量表,图中的乙图已画出部分电路,请在乙图中完成电路的设计。要求:当油箱中的油用完时,油量表(电压表)的示数为零

【答案】

(1)保护电阻(保护电流表、保护电源);小(2)解:当油量表示数最大时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,由

(3)解:得

当油箱中汽油用完时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,由

(4)

热敏电阻广泛应用于控制电路中,其阻值会随环境温度的改变而改变.图甲中,电源电压U=6V,A是小量程电流表,其允许通过的最大电流为0.02A,滑动变阻器R的铭牌上标有“200Ω 0.3A”字样,Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示.闭合开关S,求: (1)环境温度为10℃、电路中电流为0.01A时Rt两端的电压. (2)图甲电路可以正常工作的最高环境温度

解:

(1)环境温度为10℃时,由图乙可知热敏电阻Rt=500Ω,I=0.01A, 由欧姆定律可得:

U1=IR1=0.01A×500Ω=5V.

(2)电流表允许通过的最大电流I大=0.02A,电源电压U=6V,

电路中的最大电阻为:==300Ω,

滑动变阻器的最大阻值R=200Ω,

热敏电阻的最小阻值R1小=R总﹣R=300Ω﹣200Ω=100Ω,

热敏电阻的阻值为100Ω时,由图乙可知其工作的最高环境温度50℃.

张红和李明两同学分别设计了如图中甲、乙所示的风力测量仪.所用器材相同,已知电源电压为U0=3V保持不变,电路保护电阻阻值为R1=2 Ω,线状均匀电阻丝的全电阻阻值为R2=3 Ω,木球用金属丝悬挂于O点,O点接入电路.且金属丝和线状电阻丝接触良好.无风时,金属丝刚好竖直接触于电阻丝最右端.(金属丝电阻和质量不计)

(1)对于甲电路,风力增大,电压表示数 _________ (选填“增大”、“减少”或“不变”),对于乙电路,风力增大,电压表示数 _________ (选填“增大”、“减少”或“不变”);所以选择 _________ (选填“甲”或“乙”)电路比较好.

(2)无风时,甲、乙两电路中的电压表示数分别是多大?

(3)对其中某一电路而言,风力和电压表示数是正比关系,且最大能测的风力已知为Fm=0.5N(此时金属丝摆到电阻丝最左端).求该电路电压表示数为U时对应的风力F的大小表达式(

F≤Fm).

(1)减小;增大;乙.

(2)无风时,对于甲电路,I甲===0.6A,电压表示数U甲=I甲R2=0.6A

×3Ω

=1.8V,对于乙电路,电压表所在电路电阻丝的电阻为0,所以电压表示数为0V.

(3)此电路是乙电路,当风力最大时,电压表对应的读数Um=×R2=0.6A×3Ω

=1.8V,由于风力和电压表的读数是正比关系,所以

==,整理得:F=U.

(2013日照)26.(6分)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20Ω 。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3是,电流表的示数为0.90A。求: (1)电阻R2的阻值。

(2)无风时,甲、乙两电路中的电压表示数分别是多大?

(3)对其中某一电路而言,风力和电压表示数是正比关系,且最大能测的风力已知为Fm=0.5N(此时金属丝摆到电阻丝最左端).求该电路电压表示数为U时对应的风力F的大小表达式(

F≤Fm).

(1)减小;增大;乙. (2)无风时,对于甲电路,I甲===0.6A,电压表示数U甲=I甲R2=0.6A×3Ω

=1.8V,对于乙电路,电压表所在电路电阻丝的电阻为0,所以电压表示数为0V.

(3)此电路是乙电路,当风力最大时,电压表对应的读数Um=×R2=0.6A×3Ω=1.8V,由于风力和电压表的读数是正比关系,所以

==,整理得:F=U.

(2013日照)26.(6分)如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20Ω 。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3是,电流表的示数为0.90A。求:

(1)电阻R2的阻值。

(2)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加载电R1两端的电压。

如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R2为20Ω.闭合开关,滑动电阻器R3的滑片在b端时,电压表的示数为3V;滑片移到中点时,电流表的示数为0.45A;滑片移到a端时,电压表的示数为9V.求:

(1)电阻R1的阻值;

(2)滑动变阻器R3的最大阻值;

(3)电源电压U.

解:P在b端时,有----①………………………………(1分)

P在a端时,有

因为U不变,所以--------②………………………………(1分) ,即………………(1分) P在中点时,有--③…………………(1分) 由②、③两式得,,………(2分)

……………………………………(2分)

从2011年5月11日起,执行酒驾重罚新规定。交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理相当于图19所示。电源电压恒为9 V,传感器电阻R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,R2

的电阻为80 Ω。使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R1的滑片)对测试仪进行调零,此时电压表的示数为8 V。求:

(1)电压表的示数为8V时,电流表的示数为多少?

(2)电压表的示数为8V时,滑动变阻器R1的电阻值为多少?

(3)调零后,R1的电阻保持不变。某驾驶员对着测试仪吹气10 s,若电流表的示数达到0.3A,表明驾驶员醉驾,此时电压表的示数为多少

?

解:因为R2和滑动变阻器串联,当R2=80Ω,电压表示数U2为8V时,

U1=U-U2=9V-8V=1V

当R1的电阻保持不变,电流表的示数I/为0.3A时, U1/=I/R1=0.3A×10Ω=3V,U2/=U- U1/=9V-3V=6V

答:(1)电压表的示数为8V时,电流表的示数为0.1A

(2)电压表的示数为8V时,滑动变阻器R1的电阻值为10Ω

(3)调零后,R1的电阻保持不变。某驾驶员对着测试仪吹气10 s,若电流表的示数达到0.3A,表明驾驶员醉驾,此时电压表的示数6V


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