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16. 在跨学科实践课上，某小组同学开展了探究“光敏电阻阻值大小与光照强度关系”的学习活动，实验电路如图1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
（2）二极管具有单向导电性，它是
（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
（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2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
（1）该小组同学用黑色罩子套住光敏电阻，以模拟
弱光
（选填“强光”或“弱光”）照射。（2）二极管具有单向导电性，它是
半导体
（选填“导体”“半导体”或“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
变小
（选填“变大”“不变”或“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2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、b
（选填“a、b”“b、c”或“a、c”）两点间。答案
16. (1) 弱光 (2) 半导体 (3) 变小 (4) a、b
解析
【分析】
本题围绕光敏电阻特性及串联电路分析展开，需结合相关知识逐一推导：
1. 黑色罩子会遮挡光线，降低光敏电阻的光照强度，据此判断模拟的光照类型；
2. 二极管的材料属性是基础常识，需明确其由半导体制成；
3. 二极管亮度由电路电流决定，电流越大二极管越亮，结合欧姆定律分析总电阻变化，进而得到光敏电阻阻值随光照的变化；
4. 图2为串联电路，光照增强时光敏电阻阻值变小，需根据串联电路电压、电流规律，分析各段电压变化，确定电压表的接入位置。
【解析】
（1）黑色罩子套住光敏电阻后，光线被遮挡，光敏电阻的光照强度减弱，因此模拟的是弱光照射；
（2）二极管由半导体材料制成，具有单向导电性，属于半导体元件；
（3）光照变强时二极管变亮，说明电路中电流增大。电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，总电阻减小，二极管导通电阻变化可忽略，因此光敏电阻$R_G$的阻值变小；
（4）图2中$R_0$与$R_G$串联，电源电压不变。光照增强时，$R_G$阻值变小，电路总电阻变小，电流$I$变大：
若显示器接a、b两点，测$R_0$两端电压，由$U_0=IR_0$，$I$变大、$R_0$不变，故$U_0$变大，符合“光照增强时显示器示数增大”的要求；
若接b、c两点，测$R_G$两端电压，由$U_G=U_{总}-U_0$，$U_0$变大则$U_G$变小，不符合；
若接a、c两点，测电源电压，示数始终不变，不符合。因此显示器应接a、b两点。
【答案】
(1) 弱光 (2) 半导体 (3) 变小 (4) a、b
【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，将光敏电阻特性与串联电路知识结合，考查学生对基础概念和电路规律的应用能力，难度适中，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
本题围绕光敏电阻特性及串联电路分析展开，需结合相关知识逐一推导：
1. 黑色罩子会遮挡光线，降低光敏电阻的光照强度，据此判断模拟的光照类型；
2. 二极管的材料属性是基础常识，需明确其由半导体制成；
3. 二极管亮度由电路电流决定，电流越大二极管越亮，结合欧姆定律分析总电阻变化，进而得到光敏电阻阻值随光照的变化；
4. 图2为串联电路，光照增强时光敏电阻阻值变小，需根据串联电路电压、电流规律，分析各段电压变化，确定电压表的接入位置。
【解析】
（1）黑色罩子套住光敏电阻后，光线被遮挡，光敏电阻的光照强度减弱，因此模拟的是弱光照射；
（2）二极管由半导体材料制成，具有单向导电性，属于半导体元件；
（3）光照变强时二极管变亮，说明电路中电流增大。电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，总电阻减小，二极管导通电阻变化可忽略，因此光敏电阻$R_G$的阻值变小；
（4）图2中$R_0$与$R_G$串联，电源电压不变。光照增强时，$R_G$阻值变小，电路总电阻变小，电流$I$变大：
若显示器接a、b两点，测$R_0$两端电压，由$U_0=IR_0$，$I$变大、$R_0$不变，故$U_0$变大，符合“光照增强时显示器示数增大”的要求；
若接b、c两点，测$R_G$两端电压，由$U_G=U_{总}-U_0$，$U_0$变大则$U_G$变小，不符合；
若接a、c两点，测电源电压，示数始终不变，不符合。因此显示器应接a、b两点。
【答案】
(1) 弱光 (2) 半导体 (3) 变小 (4) a、b
【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，将光敏电阻特性与串联电路知识结合，考查学生对基础概念和电路规律的应用能力，难度适中，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
17. 某同学设计的煤气检测电路如图所示，电源电压不变，R为定值电阻，Q为气敏元件，其阻值随煤气浓度的升高而增大。闭合开关S，当煤气浓度升高时，下列判断正确的是（
A.电流表示数变小，输出信号电压$U_{ab}$变大
B.电流表示数变大，输出信号电压$U_{ab}$变大
C.电流表示数变小，输出信号电压$U_{ab}$不变
D.电流表示数变大，输出信号电压$U_{ab}$变小
A
）A.电流表示数变小，输出信号电压$U_{ab}$变大
B.电流表示数变大，输出信号电压$U_{ab}$变大
C.电流表示数变小，输出信号电压$U_{ab}$不变
D.电流表示数变大，输出信号电压$U_{ab}$变小
答案
17. A
解析
【分析】
首先明确电路结构：定值电阻R与气敏元件Q串联，电流表测电路中的电流，输出信号电压$U_{ab}$为气敏元件Q两端的电压。当煤气浓度升高时，气敏元件Q的阻值增大，结合串联电路的电阻、电压规律和欧姆定律，逐步分析电流和电压的变化，即可判断选项。
【解析】
1. 电路分析：R与Q串联，电流表测串联电路电流，$U_{ab}$是Q两端的电压。
2. 电阻变化：煤气浓度升高，Q的阻值$R_Q$增大，总电阻$R_{总}=R+R_Q$，因此$R_{总}$变大。
3. 电流变化：电源电压$U_{总}$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}$，总电流I变小，即电流表示数变小，排除B、D选项。
4. 输出电压变化：串联电路中，定值电阻R两端的电压$U_R=IR$，I变小、R不变，故$U_R$变小；又因为总电压$U_{总}=U_R + U_{ab}$，所以$U_{ab}=U_{总}-U_R$，$U_{总}$不变、$U_R$变小，因此$U_{ab}$变大。综上，A选项正确，C选项错误。
【答案】
A
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、动态电路分析
【点评】
本题结合气敏元件的特性考查动态电路分析，需明确电路连接方式，利用串联电路的规律和欧姆定律逐步推导，是电路部分的基础题型，需掌握此类题的分析方法。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：定值电阻R与气敏元件Q串联，电流表测电路中的电流，输出信号电压$U_{ab}$为气敏元件Q两端的电压。当煤气浓度升高时，气敏元件Q的阻值增大，结合串联电路的电阻、电压规律和欧姆定律，逐步分析电流和电压的变化，即可判断选项。
【解析】
1. 电路分析：R与Q串联，电流表测串联电路电流，$U_{ab}$是Q两端的电压。
2. 电阻变化：煤气浓度升高，Q的阻值$R_Q$增大，总电阻$R_{总}=R+R_Q$，因此$R_{总}$变大。
3. 电流变化：电源电压$U_{总}$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}$，总电流I变小，即电流表示数变小，排除B、D选项。
4. 输出电压变化：串联电路中，定值电阻R两端的电压$U_R=IR$，I变小、R不变，故$U_R$变小；又因为总电压$U_{总}=U_R + U_{ab}$，所以$U_{ab}=U_{总}-U_R$，$U_{总}$不变、$U_R$变小，因此$U_{ab}$变大。综上，A选项正确，C选项错误。
【答案】
A
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、动态电路分析
【点评】
本题结合气敏元件的特性考查动态电路分析，需明确电路连接方式，利用串联电路的规律和欧姆定律逐步推导，是电路部分的基础题型，需掌握此类题的分析方法。
【难度系数】
0.5
18. 在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作。过了一会儿，灯L熄灭，有一个电表示数变小，另一个电表示数变大。下列判断正确的是（
A.电阻R断路
B.电阻R短路
C.灯L断路
D.灯L短路
A
）A.电阻R断路
B.电阻R短路
C.灯L断路
D.灯L短路
答案
18. A
解析
【分析】首先明确电路结构：电阻R与灯泡L串联，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压。灯L熄灭说明电路出现断路或短路故障，需结合电流表、电压表示数的变化判断故障类型，逐一分析各选项是否符合“一个电表示数变小，另一个电表示数变大”的条件。
【解析】
1. 分析选项A（电阻R断路）：
当R断路时，电路整体断开，电路中电流变为0，因此电流表示数变小；此时电压表的两端通过电流表、开关、电源两极连接，相当于电压表串联在电路中，测电源电压，原来电压表测R两端电压（小于电源电压），因此电压表示数变大；灯L因电路断开熄灭，符合题目条件。
2. 分析选项B（电阻R短路）：
当R短路时，电压表被短路，电压表示数变为0（变小）；电路总电阻变小，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电流变大，电流表示数变大；灯L会因电流变大而更亮，不会熄灭，不符合条件。
3. 分析选项C（灯L断路）：
当L断路时，电路断开，电流表示数变为0（变小）；电压表的两端无法接到电源两极，电压表示数变为0，两个电表示数都变小，不符合条件。
4. 分析选项D（灯L短路）：
当L短路时，电路总电阻变小，电流变大，电流表示数变大；电压表测R两端电压，等于电源电压，电压表示数也变大；灯L短路不亮，但两个电表示数都变大，不符合条件。
综上，只有选项A符合要求。
【答案】A
【知识点】串联电路故障分析；欧姆定律；电流表与电压表的使用
【点评】本题考查串联电路故障的判断，需掌握断路、短路时电表示数的变化规律，结合电路结构分析各故障的现象，是电学故障分析的典型题型。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 分析选项A（电阻R断路）：
当R断路时，电路整体断开，电路中电流变为0，因此电流表示数变小；此时电压表的两端通过电流表、开关、电源两极连接，相当于电压表串联在电路中，测电源电压，原来电压表测R两端电压（小于电源电压），因此电压表示数变大；灯L因电路断开熄灭，符合题目条件。
2. 分析选项B（电阻R短路）：
当R短路时，电压表被短路，电压表示数变为0（变小）；电路总电阻变小，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，电流变大，电流表示数变大；灯L会因电流变大而更亮，不会熄灭，不符合条件。
3. 分析选项C（灯L断路）：
当L断路时，电路断开，电流表示数变为0（变小）；电压表的两端无法接到电源两极，电压表示数变为0，两个电表示数都变小，不符合条件。
4. 分析选项D（灯L短路）：
当L短路时，电路总电阻变小，电流变大，电流表示数变大；电压表测R两端电压，等于电源电压，电压表示数也变大；灯L短路不亮，但两个电表示数都变大，不符合条件。
综上，只有选项A符合要求。
【答案】A
【知识点】串联电路故障分析；欧姆定律；电流表与电压表的使用
【点评】本题考查串联电路故障的判断，需掌握断路、短路时电表示数的变化规律，结合电路结构分析各故障的现象，是电学故障分析的典型题型。
【难度系数】0.5
19. 如图所示，当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两表的读数之比$U_{甲}:U_{乙}=4:1$；当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，两表的读数之比$I_{甲}:I_{乙}$为（
A.$4:3$
B.$3:2$
C.$3:4$
D.$3:1$
C
）A.$4:3$
B.$3:2$
C.$3:4$
D.$3:1$
答案
19. C
解析
【分析】
本题需分两种情况分析电路：①开关S闭合，甲、乙为电压表时，R₁与R₂串联，甲测总电压，乙测R₂两端电压，利用串联电路电压规律和欧姆定律求出R₁与R₂的电阻关系；②开关S断开，甲、乙为电流表时，R₁与R₂并联，甲测R₂支路电流，乙测干路电流，利用并联电路电流规律和欧姆定律求出两表的电流比。
【解析】
1. 当开关S闭合，甲、乙为电压表时，R₁与R₂串联，甲电压表测电源电压U，乙电压表测R₂两端电压U₂。已知Uₐₕ:Uₑ=4:1，即U:U₂=4:1，因此R₁两端电压U₁=U-U₂=4U₂-U₂=3U₂。根据串联电路电压与电阻的关系（U₁/U₂=R₁/R₂），可得R₁/R₂=3U₂/U₂=3，即R₁=3R₂。
2. 当开关S断开，甲、乙为电流表时，R₁与R₂并联，甲电流表测R₂支路的电流I₂，乙电流表测干路电流I总。并联电路中各支路电压等于电源电压，故I₁=U/R₁，I₂=U/R₂。将R₁=3R₂代入得I₁=U/(3R₂)=I₂/3，即I₁=I₂/3。干路电流I总=I₁+I₂=I₂/3 + I₂=4I₂/3。因此两表读数之比Iₐₕ:Iₑ=I₂:(4I₂/3)=3:4。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电压规律；并联电路电流规律；欧姆定律
【点评】
本题是电路分析的经典题型，需根据电表类型判断电路连接方式，结合串并联电路规律和欧姆定律逐步推导，考查学生的电路分析能力和公式应用能力，解题关键是明确两种状态下的电路结构及电表测量对象。
【难度系数】
0.4
本题需分两种情况分析电路：①开关S闭合，甲、乙为电压表时，R₁与R₂串联，甲测总电压，乙测R₂两端电压，利用串联电路电压规律和欧姆定律求出R₁与R₂的电阻关系；②开关S断开，甲、乙为电流表时，R₁与R₂并联，甲测R₂支路电流，乙测干路电流，利用并联电路电流规律和欧姆定律求出两表的电流比。
【解析】
1. 当开关S闭合，甲、乙为电压表时，R₁与R₂串联，甲电压表测电源电压U，乙电压表测R₂两端电压U₂。已知Uₐₕ:Uₑ=4:1，即U:U₂=4:1，因此R₁两端电压U₁=U-U₂=4U₂-U₂=3U₂。根据串联电路电压与电阻的关系（U₁/U₂=R₁/R₂），可得R₁/R₂=3U₂/U₂=3，即R₁=3R₂。
2. 当开关S断开，甲、乙为电流表时，R₁与R₂并联，甲电流表测R₂支路的电流I₂，乙电流表测干路电流I总。并联电路中各支路电压等于电源电压，故I₁=U/R₁，I₂=U/R₂。将R₁=3R₂代入得I₁=U/(3R₂)=I₂/3，即I₁=I₂/3。干路电流I总=I₁+I₂=I₂/3 + I₂=4I₂/3。因此两表读数之比Iₐₕ:Iₑ=I₂:(4I₂/3)=3:4。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电压规律；并联电路电流规律；欧姆定律
【点评】
本题是电路分析的经典题型，需根据电表类型判断电路连接方式，结合串并联电路规律和欧姆定律逐步推导，考查学生的电路分析能力和公式应用能力，解题关键是明确两种状态下的电路结构及电表测量对象。
【难度系数】
0.4
20. 为保障安全，现在很多室内公共场所安装有烟雾报警装置，如图所示是烟雾报警装置的简化原理图。电源电压保持不变，$R_0$为定值电阻，光敏电阻$R$的阻值随光照强度的减弱而增大，当电路中的电流减小至某一数值时报警器开始报警。当有烟雾遮挡射向光敏电阻$R$的激光时，下列说法正确的是（
A.电流表的示数变小，电压表的示数不变
B.电流表的示数变小，电压表的示数变大
C.电流表的示数变大，电压表的示数变大
D.电流表的示数变大，电压表的示数不变
B
）A.电流表的示数变小，电压表的示数不变
B.电流表的示数变小，电压表的示数变大
C.电流表的示数变大，电压表的示数变大
D.电流表的示数变大，电压表的示数不变
答案
20. B
解析
【分析】
首先明确电路结构：光敏电阻R与定值电阻R₀串联，电流表测串联电路的电流，电压表测R两端的电压。当有烟雾遮挡激光时，光照强度减弱，根据题意，光敏电阻R的阻值会增大。接下来结合串联电路的规律和欧姆定律分析电表示数变化：总电阻变大，电源电压不变，电路电流减小；再通过定值电阻的电压变化，推导出R两端电压的变化，即可判断电表示数的变化情况。
【解析】
1. 确定电路连接：由图可知，R与R₀串联，电流表测串联电路的电流，电压表测R两端的电压。
2. 分析R的变化：当有烟雾遮挡射向R的激光时，光照强度减弱，根据题意，光敏电阻R的阻值增大。
3. 分析电流表示数：串联电路总电阻等于各电阻之和，因此总电阻$R_{总}=R+R_0$，R增大则$R_{总}$增大。电源电压U不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路中的电流I减小，即电流表的示数变小。
4. 分析电压表示数：定值电阻$R_0$的阻值不变，电流I减小，根据$U_0=IR_0$，$R_0$两端的电压$U_0$减小。电源电压$U=U_0+U_R$（$U_R$为R两端的电压，即电压表示数），因此$U_R=U-U_0$，U不变，$U_0$减小，所以$U_R$增大，即电压表的示数变大。
综上，电流表示数变小，电压表示数变大，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、动态电路分析
【点评】
本题结合烟雾报警装置的实际场景，考查串联电路的规律和欧姆定律的应用，属于动态电路的基础分析题，需要理清电阻变化对电流、电压的影响，是初中物理电学的典型题型。
【难度系数】
0.6
首先明确电路结构：光敏电阻R与定值电阻R₀串联，电流表测串联电路的电流，电压表测R两端的电压。当有烟雾遮挡激光时，光照强度减弱，根据题意，光敏电阻R的阻值会增大。接下来结合串联电路的规律和欧姆定律分析电表示数变化：总电阻变大，电源电压不变，电路电流减小；再通过定值电阻的电压变化，推导出R两端电压的变化，即可判断电表示数的变化情况。
【解析】
1. 确定电路连接：由图可知，R与R₀串联，电流表测串联电路的电流，电压表测R两端的电压。
2. 分析R的变化：当有烟雾遮挡射向R的激光时，光照强度减弱，根据题意，光敏电阻R的阻值增大。
3. 分析电流表示数：串联电路总电阻等于各电阻之和，因此总电阻$R_{总}=R+R_0$，R增大则$R_{总}$增大。电源电压U不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路中的电流I减小，即电流表的示数变小。
4. 分析电压表示数：定值电阻$R_0$的阻值不变，电流I减小，根据$U_0=IR_0$，$R_0$两端的电压$U_0$减小。电源电压$U=U_0+U_R$（$U_R$为R两端的电压，即电压表示数），因此$U_R=U-U_0$，U不变，$U_0$减小，所以$U_R$增大，即电压表的示数变大。
综上，电流表示数变小，电压表示数变大，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、动态电路分析
【点评】
本题结合烟雾报警装置的实际场景，考查串联电路的规律和欧姆定律的应用，属于动态电路的基础分析题，需要理清电阻变化对电流、电压的影响，是初中物理电学的典型题型。
【难度系数】
0.6
