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10 在跨学科实践课上，某小组同学开展了主题为“探究光敏电阻阻值的大小与光照强度关系”的学习活动，实验电路如图(a)所示，其中$R_G$为光敏电阻。
（1）该小组同学用黑色罩子套住光敏电阻，以模拟
A. 强光 B. 弱光
（2）二极管具有单向导电性，它是
A. 导体 B. 半导体 C. 绝缘体
（3）实验中发现：光照变弱时，二极管变暗；光照变强时，二极管变亮。由此可知：光照变强时，光敏电阻$R_G$的阻值
A. 变大 B. 不变 C. 变小
（4）该小组同学利用此光敏电阻设计了一个能自动测定光照强度的装置，如图(b)所示。$R_0$是定值电阻，电源电压不变。要求：当光照强度增强时，光照强度显示器（由电压表改装而成）示数增大，反之示数减小，则光照强度显示器应接在
A. $a$、$b$ B. $b$、$c$ C. $a$、$c$
（1）该小组同学用黑色罩子套住光敏电阻，以模拟
B
照射。A. 强光 B. 弱光
（2）二极管具有单向导电性，它是
B
。A. 导体 B. 半导体 C. 绝缘体
（3）实验中发现：光照变弱时，二极管变暗；光照变强时，二极管变亮。由此可知：光照变强时，光敏电阻$R_G$的阻值
C
。A. 变大 B. 不变 C. 变小
（4）该小组同学利用此光敏电阻设计了一个能自动测定光照强度的装置，如图(b)所示。$R_0$是定值电阻，电源电压不变。要求：当光照强度增强时，光照强度显示器（由电压表改装而成）示数增大，反之示数减小，则光照强度显示器应接在
A
两点间。A. $a$、$b$ B. $b$、$c$ C. $a$、$c$
答案
(1) B (2) B (3) C (4) A
解析
【分析】
本题围绕光敏电阻特性、半导体特性及串联电路的欧姆定律展开，需逐一分析每个小题的逻辑：
1. 第(1)题：黑色罩子会遮挡光线，使光敏电阻接收的光照减少，对应弱光环境；
2. 第(2)题：二极管的材料属性是基础物理常识，需明确半导体的应用；
3. 第(3)题：二极管亮度反映电路电流大小，结合欧姆定律分析总电阻变化，进而推导光敏电阻阻值；
4. 第(4)题：图(b)为串联电路，需根据光照变化判断光敏电阻阻值变化，再结合串联分压规律确定电压表的接入位置。
【解析】
（1）黑色罩子套住光敏电阻，会减弱照射到光敏电阻的光线，模拟弱光照射，故选B；
（2）二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性，故选B；
（3）二极管变亮说明电路中电流变大，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，总电阻变小；定值电阻$R_0$不变，因此光敏电阻$R_G$的阻值变小，故选C；
（4）图(b)中$R_0$与$R_G$串联，光照增强时$R_G$阻值变小，电路总电阻变小，电流$I$变大；定值电阻$R_0$两端电压$U_0=IR_0$，$I$变大则$U_0$变大，因此电压表（光照强度显示器）接在$a$、$b$两点时，示数随光照增强而增大，符合要求，故选A。
【答案】
(1)B (2)B (3)C (4)A
【知识点】
半导体特性、欧姆定律、光敏电阻特性
【点评】
本题结合跨学科实践，将光敏电阻、串联电路规律与半导体知识结合，考查学生对基础物理概念和电路分析的掌握，难度适中，需学生理清电阻、电流、电压的变化关系。
【难度系数】
0.6
本题围绕光敏电阻特性、半导体特性及串联电路的欧姆定律展开，需逐一分析每个小题的逻辑：
1. 第(1)题：黑色罩子会遮挡光线，使光敏电阻接收的光照减少，对应弱光环境；
2. 第(2)题：二极管的材料属性是基础物理常识，需明确半导体的应用；
3. 第(3)题：二极管亮度反映电路电流大小，结合欧姆定律分析总电阻变化，进而推导光敏电阻阻值；
4. 第(4)题：图(b)为串联电路，需根据光照变化判断光敏电阻阻值变化，再结合串联分压规律确定电压表的接入位置。
【解析】
（1）黑色罩子套住光敏电阻，会减弱照射到光敏电阻的光线，模拟弱光照射，故选B；
（2）二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性，故选B；
（3）二极管变亮说明电路中电流变大，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，总电阻变小；定值电阻$R_0$不变，因此光敏电阻$R_G$的阻值变小，故选C；
（4）图(b)中$R_0$与$R_G$串联，光照增强时$R_G$阻值变小，电路总电阻变小，电流$I$变大；定值电阻$R_0$两端电压$U_0=IR_0$，$I$变大则$U_0$变大，因此电压表（光照强度显示器）接在$a$、$b$两点时，示数随光照增强而增大，符合要求，故选A。
【答案】
(1)B (2)B (3)C (4)A
【知识点】
半导体特性、欧姆定律、光敏电阻特性
【点评】
本题结合跨学科实践，将光敏电阻、串联电路规律与半导体知识结合，考查学生对基础物理概念和电路分析的掌握，难度适中，需学生理清电阻、电流、电压的变化关系。
【难度系数】
0.6
11 在如图(a)所示的电路中，电阻$R_1$的阻值为$5\Omega$，滑动变阻器$R_2$上标有“$10\Omega\ \ 2\mathrm{A}$”字样。闭合开关S后，移动滑片P至滑动变阻器$R_2$的中点处(即$R_2$接入电路的阻值为$5\Omega$)，电压表示数如图(b)所示。
(1) 求通过滑动变阻器$R_2$的电流$I_2$和电源电压$U$。
(2) 若在保证电路安全的情况下，用一个新的电源替换原来的电源，求电源电压的最大值$U_{\mathrm{最大}}$。
(1) 求通过滑动变阻器$R_2$的电流$I_2$和电源电压$U$。
(2) 若在保证电路安全的情况下，用一个新的电源替换原来的电源，求电源电压的最大值$U_{\mathrm{最大}}$。
答案
(1) $I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{4\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.8\ \mathrm{A}$, 因为$R_1$和$R_2$串联,所以, $I_1=I_2=0.8\ \mathrm{A}$。可得
$U_1=I_1R_1=0.8\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=4\ \mathrm{V}$
$U=U_1+U_2=4\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$
(2) 因为要保证电压表安全,所以$U_{2\mathrm{最大}}=15\ \mathrm{V}$, 因为滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A,所以电路允许通过的最大电流为2 A,则
$U_{1\mathrm{最大}}=I_{1\mathrm{最大}}R_1=2\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=10\ \mathrm{V}$
$U_{\mathrm{最大}}=U_{1\mathrm{最大}}+U_{2\mathrm{最大}}=10\ \mathrm{V}+15\ \mathrm{V}=25\ \mathrm{V}$
$U_1=I_1R_1=0.8\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=4\ \mathrm{V}$
$U=U_1+U_2=4\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$
(2) 因为要保证电压表安全,所以$U_{2\mathrm{最大}}=15\ \mathrm{V}$, 因为滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A,所以电路允许通过的最大电流为2 A,则
$U_{1\mathrm{最大}}=I_{1\mathrm{最大}}R_1=2\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=10\ \mathrm{V}$
$U_{\mathrm{最大}}=U_{1\mathrm{最大}}+U_{2\mathrm{最大}}=10\ \mathrm{V}+15\ \mathrm{V}=25\ \mathrm{V}$
解析
【分析】
首先分析电路：$R_1$与$R_2$串联，电压表测量滑动变阻器$R_2$两端的电压。解题时，先根据电压表的接线确定量程，读出$R_2$的电压；再利用欧姆定律和串联电路电流规律求出电路电流，进而算出$R_1$的电压，最终得到电源电压。第二问求电源最大电压时，需考虑电路安全的两个限制：电压表的最大量程、滑动变阻器允许的最大电流，分别算出对应电压后求和即可。
【解析】
(1) ① 确定电压表读数：由图(b)可知，电压表选用0~15V量程，分度值为0.5V，示数即$R_2$两端电压$U_2=4\ \mathrm{V}$。
② 求通过$R_2$的电流：已知$R_2$接入阻值为$5\ \Omega$，根据欧姆定律，$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{4\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.8\ \mathrm{A}$。
③ 求电源电压：因为$R_1$与$R_2$串联，所以电路电流$I_1=I_2=0.8\ \mathrm{A}$；$R_1$两端电压$U_1=I_1R_1=0.8\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=4\ \mathrm{V}$，电源电压$U=U_1+U_2=4\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。
(2) ① 确定电路最大电流：滑动变阻器允许的最大电流为$2\ \mathrm{A}$，为保证电路安全，电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=2\ \mathrm{A}$。
② 确定$R_2$的最大电压：电压表量程为0~15V，所以$R_2$两端最大电压$U_{2\mathrm{最大}}=15\ \mathrm{V}$。
③ 求电源最大电压：$R_1$两端最大电压$U_{1\mathrm{最大}}=I_{\mathrm{最大}}R_1=2\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=10\ \mathrm{V}$，电源最大电压$U_{\mathrm{最大}}=U_{1\mathrm{最大}}+U_{2\mathrm{最大}}=10\ \mathrm{V}+15\ \mathrm{V}=25\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1) 通过滑动变阻器$R_2$的电流为$0.8\ \mathrm{A}$，电源电压为$8\ \mathrm{V}$；(2) 电源电压的最大值为$25\ \mathrm{V}$。
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、电压表读数
【点评】
本题考查串联电路的特点、欧姆定律的应用，解题关键是正确读取电压表示数，且在求最大电源电压时需兼顾电路安全的限制条件，是电学基础题型，注重对基础知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
首先分析电路：$R_1$与$R_2$串联，电压表测量滑动变阻器$R_2$两端的电压。解题时，先根据电压表的接线确定量程，读出$R_2$的电压；再利用欧姆定律和串联电路电流规律求出电路电流，进而算出$R_1$的电压，最终得到电源电压。第二问求电源最大电压时，需考虑电路安全的两个限制：电压表的最大量程、滑动变阻器允许的最大电流，分别算出对应电压后求和即可。
【解析】
(1) ① 确定电压表读数：由图(b)可知，电压表选用0~15V量程，分度值为0.5V，示数即$R_2$两端电压$U_2=4\ \mathrm{V}$。
② 求通过$R_2$的电流：已知$R_2$接入阻值为$5\ \Omega$，根据欧姆定律，$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{4\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.8\ \mathrm{A}$。
③ 求电源电压：因为$R_1$与$R_2$串联，所以电路电流$I_1=I_2=0.8\ \mathrm{A}$；$R_1$两端电压$U_1=I_1R_1=0.8\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=4\ \mathrm{V}$，电源电压$U=U_1+U_2=4\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$。
(2) ① 确定电路最大电流：滑动变阻器允许的最大电流为$2\ \mathrm{A}$，为保证电路安全，电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=2\ \mathrm{A}$。
② 确定$R_2$的最大电压：电压表量程为0~15V，所以$R_2$两端最大电压$U_{2\mathrm{最大}}=15\ \mathrm{V}$。
③ 求电源最大电压：$R_1$两端最大电压$U_{1\mathrm{最大}}=I_{\mathrm{最大}}R_1=2\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=10\ \mathrm{V}$，电源最大电压$U_{\mathrm{最大}}=U_{1\mathrm{最大}}+U_{2\mathrm{最大}}=10\ \mathrm{V}+15\ \mathrm{V}=25\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1) 通过滑动变阻器$R_2$的电流为$0.8\ \mathrm{A}$，电源电压为$8\ \mathrm{V}$；(2) 电源电压的最大值为$25\ \mathrm{V}$。
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、电压表读数
【点评】
本题考查串联电路的特点、欧姆定律的应用，解题关键是正确读取电压表示数，且在求最大电源电压时需兼顾电路安全的限制条件，是电学基础题型，注重对基础知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
