《2025年同步学习目标与检测九年级物理全一册人教版》

【例4】图甲为超声波加湿器内部湿度监测装置的简化电路图,图乙是传感器电阻$R_{2}$的阻值随湿度变化的图像。已知：电源电压保持不变,定值电阻$R_{1}= 200\Omega$。某次测量时,只闭合开关$S_{1}$,电流表的示数为$100mA$,再闭合开关$S_{2}$,电流表的示数为$200mA$。

(1)求电源电压。
(2)求此时空气中的湿度。
(3)空气中的湿度为$20\%$时,求电流表的示数。

答案： 答案
(1)20 V
(2)60%
(3)0.15 A 解析
(1)只闭合开关S₁,电路为R₁的简单电路,电流表的示数为100 mA=0.1 A,电源电压:U=I₁R₁=0.1 A×200 Ω=20 V。
(2)再闭合开关S₂,两电阻并联,电流表测量干路电流,电流表的示数为200 mA=0.2 A,通过R₂的电流:I₂=I-I₁=0.2 A-0.1 A=0.1 A 传感器电阻的阻值R₂=U/I₂=20 V/0.1 A=200 Ω 从题图中可知此时空气中的湿度为60%。
(3)空气中的湿度为20%时,传感器电阻R₂的阻值R₂'=400 Ω,根据欧姆定律可知通过两电阻的电流分别为I₁'=U/R₁=20 V/200 Ω=0.1 A I₂'=U/R₂'=20 V/400 Ω=0.05 A 电流表的示数:I'=I₁'+I₂'=0.1 A+0.05 A=0.15 A。

【对点训练4】某活动小组自制肺活量测试仪的原理图如图甲所示,人体吹出的气体使波纹鼓胀大,进而推动滑片$P$向左移动。图乙是滑动变阻器$R_{P}$接入电路的阻值与肺活量的关系图像,当测试仪测量最大肺活量为$5000mL$时,电流表的示数为$0.15A$。电源电压恒为$9V$,定值电阻$R为10\Omega$。求：


(1)不吹气时,电流表的示数；
(2)测试仪显示最大肺活量时滑动变阻器$R_{P}$两端的电压。

答案： 答案
(1)0.9 A
(2)7.5 V 解析
(1)由题图甲知,定值电阻R与滑动变阻器R_P串联,电流表测量电路中的电流,由题图乙知,不吹气时,滑动变阻器R_P接入电路的电阻为0,此时电路为定值电阻R的简单电路,根据欧姆定律可得此时电路中的电流为I=U/R=9 V/10 Ω=0.9 A。
(2)当测试仪测量最大肺活量为5000 mL时,滑动变阻器R_P接入电路中的阻值为50 Ω,此时定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电流表的示数为0.15 A,所以测试仪显示最大肺活量时滑动变阻器两端的电压:U_P=I'×R_P=0.15 A×50 Ω=7.5 V。