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7. （电路设计）[贵州中考]小明设计了一款可调温电热垫，其调温开关的结构及工作原理如图甲所示，绝缘滑动键上固定有长、短两块铜片，两铜片分别与电源两极相连；拨动滑动键，改变两铜片与a、b、c三个触点的接触方式来切换挡位。图乙是电热垫内部未完成的电路图，若电源两端电压$U=4.8\ \mathrm{V}$，两电阻丝阻值分别为$R_1=12\ \Omega$、$R_2=4\ \Omega$。不添加器材，请在虚线框内完成电路图，使其满足以下要求：
挡位一：长铜片与a接触，短铜片与b接触，此时$R_2$两端的电压为1.2 V；
挡位二：长铜片同时与a、b接触，短铜片与c接触，此时通过$R_2$的电流为1.2 A。
甲
乙
挡位一：长铜片与a接触，短铜片与b接触，此时$R_2$两端的电压为1.2 V；
挡位二：长铜片同时与a、b接触，短铜片与c接触，此时通过$R_2$的电流为1.2 A。
甲
乙
答案
7. 如图所示
【点拨】挡位一：长铜片与a接触，短铜片与b接触，此时$R_2$两端的电压为1.2 V，小于电源电压，根据串联分压原理可知，$R_1$与$R_2$应串联接入电路；挡位二：长铜片同时与a、b接触，短铜片与c接触，此时通过$R_2$的电流为1.2 A，根据欧姆定律可知，$R_2$两端电压$U_2=I_2 R_2=1.2\ \mathrm{A} × 4\ \Omega=4.8\ \mathrm{V}$，等于电源电压，说明$R_1$与$R_2$应并联在电源两端，电路图如图所示。解析
【分析】
要完成电路图，需根据两个挡位的条件判断电阻的连接方式：首先分析挡位一，长铜片与a接触、短铜片与b接触时，R₂两端电压1.2V小于电源电压4.8V，根据串联分压原理，此时R₁与R₂应串联；再分析挡位二，长铜片同时与a、b接触、短铜片与c接触时，通过R₂的电流为1.2A，计算得R₂两端电压等于电源电压，说明此时R₁与R₂并联。据此连接电路即可满足要求。
【解析】
1. 挡位一分析：电源电压U=4.8V，挡位一R₂两端电压U₂=1.2V，因U₂＜U，根据串联电路分压规律，R₁与R₂串联，总电阻R总=R₁+R₂=12Ω+4Ω=16Ω，电路电流I=U/R总=4.8V/16Ω=0.3A，R₂两端电压U₂=IR₂=0.3A×4Ω=1.2V，符合条件，故挡位一需将R₁、R₂串联接入电路，对应a接R₂左端，b接R₁右端，R₂右端与R₁左端相连。
2. 挡位二分析：挡位二通过R₂的电流I₂=1.2A，R₂两端电压U₂'=I₂R₂=1.2A×4Ω=4.8V=U，说明R₂两端电压等于电源电压，根据并联电路电压特点，R₁与R₂并联，此时R₁两端电压也为4.8V，符合要求，故挡位二需将R₁、R₂并联接入电路，对应a接R₂左端，b接R₁左端，R₂右端与R₁右端相连后接c。最终电路图满足题目要求。
【答案】
【知识点】
串联分压、并联电压特点、欧姆定律
【点评】
本题结合调温开关的实际应用，考查串并联电路特点及欧姆定律的应用，需根据挡位条件判断电阻连接方式，注重理论与实际电路的结合。
【难度系数】
0.5
要完成电路图，需根据两个挡位的条件判断电阻的连接方式：首先分析挡位一，长铜片与a接触、短铜片与b接触时，R₂两端电压1.2V小于电源电压4.8V，根据串联分压原理，此时R₁与R₂应串联；再分析挡位二，长铜片同时与a、b接触、短铜片与c接触时，通过R₂的电流为1.2A，计算得R₂两端电压等于电源电压，说明此时R₁与R₂并联。据此连接电路即可满足要求。
【解析】
1. 挡位一分析：电源电压U=4.8V，挡位一R₂两端电压U₂=1.2V，因U₂＜U，根据串联电路分压规律，R₁与R₂串联，总电阻R总=R₁+R₂=12Ω+4Ω=16Ω，电路电流I=U/R总=4.8V/16Ω=0.3A，R₂两端电压U₂=IR₂=0.3A×4Ω=1.2V，符合条件，故挡位一需将R₁、R₂串联接入电路，对应a接R₂左端，b接R₁右端，R₂右端与R₁左端相连。
2. 挡位二分析：挡位二通过R₂的电流I₂=1.2A，R₂两端电压U₂'=I₂R₂=1.2A×4Ω=4.8V=U，说明R₂两端电压等于电源电压，根据并联电路电压特点，R₁与R₂并联，此时R₁两端电压也为4.8V，符合要求，故挡位二需将R₁、R₂并联接入电路，对应a接R₂左端，b接R₁左端，R₂右端与R₁右端相连后接c。最终电路图满足题目要求。
【答案】
【知识点】
串联分压、并联电压特点、欧姆定律
【点评】
本题结合调温开关的实际应用，考查串并联电路特点及欧姆定律的应用，需根据挡位条件判断电阻连接方式，注重理论与实际电路的结合。
【难度系数】
0.5
8. [宜宾中考]某学习小组在探究压敏电阻阻值随压力变化的关系时，设计了如图甲所示的电路图，电源电压恒为12 V，R是滑动变阻器。回答下列问题：
(1)小组成员选择电表合适的测量范围，按电路图连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器R的滑片应置于
(2)滑动变阻器R的滑片置于正确的位置后，闭合开关S，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，则故障可能是压敏电阻处发生
(3)排除故障后，闭合开关S，该压敏电阻在无压力情况下，调节滑动变阻器R的滑片，电流表与电压表的指针稳定后如图乙所示，电流表的读数为
(4)闭合开关S，改变压力F的大小，调节滑动变阻器，直到电流表的示数与图乙中电流表示数相同，记录下此时电压表测得的电压U，描绘出不同压力下的U-F图像，如图丙所示，结合图像可知，该压敏电阻的阻值随压力的增大而
(5)实验后，学习小组将该压敏电阻与电阻丝熔断器、电源构成串联电路，如图丁所示，电源电压恒为12 V，电阻丝熔断器的熔断电流为0.8 A。若该压敏电阻受到的压力增加到10 N时熔断器的电阻丝熔断，则熔断器的阻值应设计为
(1)小组成员选择电表合适的测量范围，按电路图连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器R的滑片应置于
b
（选填“a”或“b”）端。(2)滑动变阻器R的滑片置于正确的位置后，闭合开关S，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，则故障可能是压敏电阻处发生
开路
（选填“短路”或“开路”）。(3)排除故障后，闭合开关S，该压敏电阻在无压力情况下，调节滑动变阻器R的滑片，电流表与电压表的指针稳定后如图乙所示，电流表的读数为
0.3
A，电压表的读数为10.5
V，此时压敏电阻的阻值为35
Ω。(4)闭合开关S，改变压力F的大小，调节滑动变阻器，直到电流表的示数与图乙中电流表示数相同，记录下此时电压表测得的电压U，描绘出不同压力下的U-F图像，如图丙所示，结合图像可知，该压敏电阻的阻值随压力的增大而
减小
（选填“增大”或“减小”），其中压力F较小时的敏感程度更高
（选填“高”或“低”）。(5)实验后，学习小组将该压敏电阻与电阻丝熔断器、电源构成串联电路，如图丁所示，电源电压恒为12 V，电阻丝熔断器的熔断电流为0.8 A。若该压敏电阻受到的压力增加到10 N时熔断器的电阻丝熔断，则熔断器的阻值应设计为
5
Ω。答案
8. (1)$b$ (2)开路 (3)$0.3$；$10.5$；$35$ (4)减小；高 (5)$5$ 【点拨】(4)改变压力$F$的大小，调节滑动变阻器$R$的滑片，直到电流表的示数与图乙中电流表示数相同，由图丙可知，压力越大，电压越小，说明电阻越小，故压敏电阻的阻值随压力的增大而减小；其中压力$F$较小时电压变化较大，说明电阻变化较大，较为灵敏。(5)10 N对应的电压是3 V，此时的压敏电阻阻值$R_F=\frac{U_F}{I_F}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；根据串联电路电流的特点和欧姆定律得$U=I(R_{断}+R_F)$；电源电压为12 V时，有$12\ \mathrm{V}=0.8\ \mathrm{A} × (R_{断}+10\ \Omega)$，解得$R_{断}=5\ \Omega$。
解析
【分析】
本题围绕压敏电阻的电路问题展开，需结合滑动变阻器使用规则、电路故障判断、欧姆定律、图像分析等知识逐步解决各小问：
1. 闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处以保护电路，据此判断滑片位置；
2. 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压说明电压表两端与电源连通，据此判断故障类型；
3. 读取电表时先确定量程和分度值，再根据欧姆定律计算压敏电阻阻值；
4. 保持电流不变，结合U-F图像分析电压变化，推导压敏电阻阻值随压力的变化规律，再分析压力较小时的敏感程度；
5. 根据图像找到压力10N时压敏电阻的电压，计算其阻值，再结合熔断电流和电源电压，利用串联电路规律计算熔断器阻值。
【解析】
(1) 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值端，图甲中滑动变阻器R的b端电阻最大，故填b；
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表串联在电路中，故障为压敏电阻开路；
(3) 电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，读数为0.3A；电压表选用0~15V量程，分度值0.5V，读数为10.5V；根据欧姆定律，压敏电阻阻值$R=\frac{U}{I}=\frac{10.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=35\ \Omega$；
(4) 调节滑动变阻器使电流与图乙相同（电流不变），由图丙可知，压力越大，压敏电阻两端电压越小，根据$R=\frac{U}{I}$，电流不变时电压越小则电阻越小，故压敏电阻阻值随压力增大而减小；压力较小时，相同压力变化下电压变化更大，说明电阻变化更明显，敏感程度更高；
(5) 由图丙知，压力$F=10\ \mathrm{N}$时，压敏电阻两端电压$U_F=3\ \mathrm{V}$，此时电流$I=0.3\ \mathrm{A}$，压敏电阻阻值$R_F=\frac{U_F}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；熔断器与压敏电阻串联，熔断电流$I_{\mathrm{断}}=0.8\ \mathrm{A}$，电源电压$U=12\ \mathrm{V}$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I_{\mathrm{断}}}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.8\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$，故熔断器阻值$R_{\mathrm{断}}=R_{\mathrm{总}}-R_F=15\ \Omega-10\ \Omega=5\ \Omega$。
【答案】
(1) $b$ (2) 开路 (3) $0.3$；$10.5$；$35$ (4) 减小；高 (5) $5$
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器的使用、电路故障分析
【点评】
本题综合考查电学基础操作、故障分析、欧姆定律应用及压敏电阻特性的图像分析，需结合电路规律和图像信息推导，注重知识的综合运用。
【难度系数】
0.6
本题围绕压敏电阻的电路问题展开，需结合滑动变阻器使用规则、电路故障判断、欧姆定律、图像分析等知识逐步解决各小问：
1. 闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处以保护电路，据此判断滑片位置；
2. 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压说明电压表两端与电源连通，据此判断故障类型；
3. 读取电表时先确定量程和分度值，再根据欧姆定律计算压敏电阻阻值；
4. 保持电流不变，结合U-F图像分析电压变化，推导压敏电阻阻值随压力的变化规律，再分析压力较小时的敏感程度；
5. 根据图像找到压力10N时压敏电阻的电压，计算其阻值，再结合熔断电流和电源电压，利用串联电路规律计算熔断器阻值。
【解析】
(1) 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值端，图甲中滑动变阻器R的b端电阻最大，故填b；
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表串联在电路中，故障为压敏电阻开路；
(3) 电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，读数为0.3A；电压表选用0~15V量程，分度值0.5V，读数为10.5V；根据欧姆定律，压敏电阻阻值$R=\frac{U}{I}=\frac{10.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=35\ \Omega$；
(4) 调节滑动变阻器使电流与图乙相同（电流不变），由图丙可知，压力越大，压敏电阻两端电压越小，根据$R=\frac{U}{I}$，电流不变时电压越小则电阻越小，故压敏电阻阻值随压力增大而减小；压力较小时，相同压力变化下电压变化更大，说明电阻变化更明显，敏感程度更高；
(5) 由图丙知，压力$F=10\ \mathrm{N}$时，压敏电阻两端电压$U_F=3\ \mathrm{V}$，此时电流$I=0.3\ \mathrm{A}$，压敏电阻阻值$R_F=\frac{U_F}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；熔断器与压敏电阻串联，熔断电流$I_{\mathrm{断}}=0.8\ \mathrm{A}$，电源电压$U=12\ \mathrm{V}$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I_{\mathrm{断}}}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.8\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$，故熔断器阻值$R_{\mathrm{断}}=R_{\mathrm{总}}-R_F=15\ \Omega-10\ \Omega=5\ \Omega$。
【答案】
(1) $b$ (2) 开路 (3) $0.3$；$10.5$；$35$ (4) 减小；高 (5) $5$
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器的使用、电路故障分析
【点评】
本题综合考查电学基础操作、故障分析、欧姆定律应用及压敏电阻特性的图像分析，需结合电路规律和图像信息推导，注重知识的综合运用。
【难度系数】
0.6
