《2025年名师金典八年级科学上册浙教版》

9. 一只小灯泡上标有“2.5V 0.3A”字样,即该灯泡在2.5V的电压下正常发光时的电流为0.3A。现在只有一个电压为4V的电源,为了使小灯泡正常发光,要如何连接？连接一个多大的电阻？

答案： 解:串联一个阻值$R=\frac{U_{R}}{I}=\frac{4V - 2.5V}{0.3A}=5\Omega$的电阻。

10. 如图所示,电源电压恒定不变,$R_{1}= 4Ω$,闭合开关 S,电流表示数为1A;同时闭合开关 S、$S_{1}$,电流表示数为1.5A,则：
(1)同时闭合开关 S、$S_{1}$时,电阻 ______ 被短路。
(2)$R_{2}$的阻值为多大？

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答案：
(1)$R_{2}$　
(2)当$S_{1}$、$S_{2}$都闭合时,$R_{2}$被短路,电路中只接了电阻$R_{1}$,电流为1.5A,则$U_{总}=IR=1.5A×4\Omega =6V$。当$S_{1}$闭合、$S_{2}$断开时,$R_{1}$、$R_{2}$串联，电流为1A,则$U_{1}=I'R_{1}=1A×4\Omega =4V$,故$U_{2}=U_{总}-U_{1}=6V - 4V=2V$,则$R_{2}=\frac{U_{2}}{I'}=\frac{2V}{1A}=2\Omega$。

11. 小科用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻 R 探究电流与电阻关系,电源电压为6V且保持不变。若研究过程中保持电阻 R 两端的电压为2V不变,则滑动变阻器$R_{0}$的最大阻值至少要多大？

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答案： 解:当接入电阻为20Ω时,R两端的电压为2V,则$I_{R0}=I_{R}=\frac{U_{R}}{R}=\frac{2V}{20\Omega}=0.1A$,$U_{R0}=U_{总}-U_{R}=6V - 2V=4V$,故$R_{0}=\frac{U_{R0}}{I_{R0}}=\frac{4V}{0.1A}=40\Omega$。

12. 教室不通风会导致室内二氧化碳浓度上升,从而影响学习效率。同学们制定了如下评价量表,并结合该量表设计了一款自动换气设备,其部分结构原理如图甲所示：电源电压为6V,气敏电阻$R_{x}$感知教室二氧化碳浓度的变化;气敏电阻的阻值随二氧化碳浓度的变化如图乙所示;$R_{0}$为定值电阻,当其两端电压$U_{0}≥4V$时,换气设备启动工作,加速室内外气体交换。
自动换气设备评价量表(节选)
|评价指标|优秀|合格|待改进|
|指标一|既能自动启用换气设备,也能人为控制|能自动启用换气设备,但不能人为控制|不能自动启用换气设备|
|指标二|能根据需要设定二氧化碳浓度的最高值|只能设定一个二氧化碳浓度的最高值|不能设定二氧化碳浓度的最高值|



(1)现要求教室内二氧化碳浓度的最高值不超过0.15%,则定值电阻$R_{0}$的阻值为多少欧？
(2)根据评价量表,同学们发现该自动换气设备的评价指标均未达到优秀。请选择其中一项指标,并提出电路的改进意见。(可采用文字结合画图的方式进行说明)
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答案：

(1)根据图乙可知,当二氧化碳浓度为0.15%时,气敏电阻$R_{x}=80\Omega$;$R_{0}$两端电压$U_{0}=4V$时,换气设备启动工作,根据串联电路的电压规律知,此时气敏电阻$R_{x}$的电压$U_{x}=6V - 4V=2V$;根据欧姆定律,电路中的电流$I=I_{0}=I_{x}=\frac{U_{x}}{R_{x}}=\frac{2V}{80\Omega}=0.025A$,故定值电阻$R_{0}=\frac{U_{0}}{I_{0}}=\frac{2V}{0.025A}=160\Omega$。
(2)指标一:针对图中的电路可知,当二氧化碳的浓度达不到设定值,电路不能启动,不能满足既能自动启用换气设备,也能人为控制;要人为控制,就要增大$R_{0}$的电压,因而可以增加开关,将$R_{x}$两端短路,使得$R_{0}$的电压增大等于电源电压,就能启动换气设备;设计电路如图①。
　　　　
指标二:能根据需要,设定二氧化碳浓度的最高值。图中$R_{0}$的电阻确定,只有当浓度达到设定值才可以启动,因而需要改变定值电阻$R_{0}$的大小,将定值电阻$R_{0}$更换为滑动变阻器就可以达到目的;设计电路如图②。