爱华网中考试题中的“变”阻器
山东省高唐县琉寺中学 李洪生
一、热敏电阻
热敏电阻是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器，也叫半导体热敏电阻。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。热敏电阻的特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。
例1．（2012年宜宾）某兴趣小组为了研究火情监视装置，将热敏电阻Rt、警示灯L以及电压表和电流表组成如图1所示电路，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。闭合开关S后，当火情发生时，电流表的示数_____（填“变大”或“变小”），警示灯的亮度______（填“变亮”或“变暗”）。（设电源电压及灯丝电阻不变）
解析：当火情发生时，热敏电阻温度升高，根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，可知热敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大；根据公式可知，灯泡的实际功率变大，根据灯泡的亮暗取决于灯泡消耗的实际功率，可知灯泡变亮。故答案为：变大；变亮。
点评：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是会根据题意判断发生火情时热敏电阻阻值的变化。
例2．（2010年泸州）如图2所示的电路中，R是一个定值电阻，Rt是一个半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的曲线如图3所示，当开关闭合且电阻Rt所处的环境温度升高时，电流表示数______，电压表示数______。（以上两空选填“增大”、“减小”或“不变”）
解析：由图2可知，定值电阻R和热敏电阻Rt串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量Rt两端的电压；当开关闭合且电阻Rt所处的环境温度升高时，由图3可知，热敏电阻Rt的阻值减小，所以电路中的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，所以电流表的示数增大；由公式可知，定值电阻R两端电压变大，根据串联电路的电压特点可知，电阻Rt两端的电压变小，所以电压表示数减小。故答案为：增大 减小。
点评：热敏电阻Rt就相当于一个变阻器，其阻值变化规律是随着温度的升高，阻值变小，弄清热敏电阻阻值变化规律是解题的关键。
二、气敏电阻
在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制、煤矿瓦斯浓度的检测与报警、环境污染情况的监测、煤气泄漏、火灾报警、燃烧情况的检测与控制等等。气敏电阻就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。
例3．（2012年齐齐哈尔）某物理科技小组设计了汽车有害尾气排放检测电路如图4所示，R为气敏电阻，其阻值随有害尾气浓度β变化的曲线如图5所示，R0为定值电阻，电源电压恒定不变，当有害尾气浓度增大时，气敏电阻的阻值将______，电压表的示数将____。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
解析：由图4可知，定值电阻R0和气敏电阻R串联，电压表测量R0两端的电压；由图5可知，气敏电阻R的阻值随有害尾气浓度的增加而变小。当有害尾气浓度增大时，气敏电阻R的阻值变小，所以电路中的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大；由公式可知，定值电阻R0两端电压变大，所以电压表示数减小。故答案为：变小 变大。
三、光敏电阻
光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光增强，电阻减小，入射光减弱，电阻增大。
例4．(2012年嘉兴)电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，其原理是：光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是（ ）
解析：选项A、B中的电路图，光敏电阻RX与定值电阻R0串联连接，根据串联电路的分压原理可知：阻值变小，分得的电压也变小，而光敏电阻RX的阻值随光照的增强会变小，所以在光照增强时，电路中的光敏电阻RX两端的电压变小，定值电阻R0两端的电压变大；而光照增强时，应使玻璃透明度下降；玻璃透明度在玻璃两端的电压降低时会下降；所以玻璃应与两端电压变小的电阻并联，即玻璃应与光敏电阻RX并联；所以C选项不符合要求；A选项符合要求。C、D选项中，玻璃与电源并联，它两端的电压不变，不符合题干的要求。故选A。
点评：对于这类题目的电路图的分析要结合串并联电路的特点，按照题意进行分析找出玻璃两端的电压随光照增强而降低的电路图。
例5．（2012年宁波)如图6所示为小科设计的遮光感烟探测器部分工作原理图，在一个外部光线无法进入的烟室中，装有一个激光发生器及带有一感光电阻（R0）的电路，R为定值电阻，电源电压恒定；当烟雾进入烟室后，激光被烟雾遮挡而使感光电阻的阻值发生变化。当烟雾达到某一浓度时，探测器便会发出警报。已知光照越强，感光电阻阻值越小，反之则越大。当烟雾进入烟室并越来越浓时，则（ ）
A．电路的总电阻逐渐变小 B．电压表的示数逐渐变大
C．电流表的示数逐渐变大 D．R消耗的功率逐渐变大
解析：由图6可知两电阻串联，由感光电阻的性质知：当烟雾进入烟室并越来越浓时，使光照变弱，感光电阻阻值增大，则电路中的总电阻增大；由欧姆定律可得，电路中电流减小，即电流表示数减小；由公式可知，定值电阻R两端的电压会减小，则根据串联电路的电压特点可知，感光电阻R0两端的电压增大，即电压表的示数会变大；根据公式可知，因电路中的电流减小，R消耗的功率也减小；所以A、C、D说法错误；只有B说法正确。故选B。
点评：本题考查学生电路图的分析及欧姆定律的使用，从题中得出感光电阻的阻值与光照的变化关系是本题的突破口。
例6．（2010年镇江）将光敏电阻 R、定值电阻 R0、电流表、电压表、开关和电源连接成如图7所示电路．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关，逐渐增大光敏电阻的光照强度，观察电表示数的变化情况应该是（ ）
A．A表和V表示数均变小
B．A表示数变大，V表示数变小
C．A表示数变小，V表示数变大
D．A表和V表示数均变大
解析：由题意知，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。逐渐增大光照强度，所以光敏电阻 R的阻值减小，而电阻R0为定值电阻，阻值不变，所以电路的总电阻将变小。电路的总电压不变，根据欧姆定律可知，电路的总电流变大，所以电流表示数变大；电压表测量定值电阻R0两端电压，由公式可知，电阻R0不变，通过它的电流变大，所以R0两端电压变大，则电压表示数变大。故选D。
四、压敏电阻
压敏电阻是在一定电流电压范围内电阻值随电压而变化，压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个种类。
例7．（2012年宿迁）如图8所示是利用压敏电阻的特性来测算压力大小的电路装置，其构造有托盘、压力传感器R，电流计G（量程600mA），托盘质量忽略不计。
（1）该压敏电阻随压力的变化关系式为：R=100-20F（F和R的单位分别是N和Ω），当不称重时，电路的电阻是______Ω，此时电流计示数是60mA，则电源电压为_____V；
（2）某次测量一物体，电流计示数为500mA，可知该物体对托盘的压力是_____N，已知该物体与托盘的接触面积为4cm2，它对托盘的压强是_____Pa；
（3）在电路中串联定值电阻可以起到保护电路的作用，如图9所示。当电阻R′接入后，该装置所测的压力范围将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。
解析：从图可知，压力传感器R和电流计G串联。在水平面上压力和重力相等，当不称重时，物体对托盘的压力F=0，则电路的电阻，此时电路中的电流，根据欧姆定律可知，电源电压：；当电路中的电流为时，电路的电阻为，根据压敏电阻随压力的变化关系可得：，所以，根据压强公式得：；当电路中接入电阻Rˊ后，压力传感器R和电阻Rˊ串联，则电路中的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，从而可知，该装置所测的压力范围的变大。故答案为：（1）100 6 （2）4.4 1.1×104 （3）变大。
点评：本题考查学生对图象的分析能力，串联电路电流和电阻特点的掌握，以及对压强公式理解和应用，同时会灵活运用欧姆定律分析实际解答问题。
五、磁敏电阻
磁敏电阻是利用半导体的磁阻效应制造的.磁敏电阻的阻值随磁场强度的变化而变化，磁敏电阻用途广泛，可用于控制元件 、计量元件 、开关电路、磁敏传感器等。
例8．（2010年龙岩）如图10所示，电源电压保持不变，R是磁敏电阻，它的阻值能随周围磁场的增强而增大。闭合开关S，当磁敏电阻R周围的磁场增强时（ ）
A．灯的亮度不变 B．电流表示数变大
C．电压表示数变大 D．电路总功率不变
解析：由电路图可知，磁敏电阻和灯泡并联。电源电压保持不变，所以灯泡两端的电压不变，灯泡的亮度不变；电压表测量电源电压，则电压表示数不变；根据所给条件，当磁敏电阻R周围的磁场增强时，磁敏电阻R的阻值变大，电路的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路的总电流变小，电流变测量干路的总电流，所以电流表的示数变小；根据公式知，总电压不变，总电流变小，所以总功率减小。故选A。
例9．（2011年鄂州）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11所示，工作电路如图12所示，已知电源电压为6V恒定不变。当磁铁与磁敏电阻RX靠得最近时阻值为200Ω，磁铁与磁敏电阻RX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5分钟恰好完整计数了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。
解析：由电路图可知，磁敏电阻RX和电阻R0串联，要求电阻R0两端电压不低于4.5V，电源电压为6V，根据串联分压的特点，所以电阻RX两端电压应不超过1.5V。当磁铁与磁敏电阻RX靠得最近时阻值最小为200Ω，此时R0的电阻最小，根据串联电路电流关系特点得：，则。所以。由题意知，自行车5min行驶的路程：，根据公式可得：。故答案为：600 10.8。
