抓住欧姆定律本质 从容应对各种仪表

周卫东

生活中常见的电子秤、电子身高测量仪等许多仪器仪表都由简单电路改装而来。这些生活中常见的仪器仪表，也时常出现在中考题中，解答这类题目的关键是抓住欧姆定律的本质。下面结合2023年中考真题加以分析。

例1 （2023·湖北·宜昌）如图1是某品牌智能体重秤的电路结构图，电源電压恒定，R0为定值电阻，秤盘下方的电阻R为压敏电阻，其阻值随所受压力增大而减小。体重越重时，下列判断正确的是（ ）。

A.电流表示数越小

B.电压表示数越小

C.电路消耗的总功率越大

D.电压表与电流表示数的比值越大

解析：由图可知，压敏电阻和定值电阻串联，电压表测量定值电阻R0两端的电压，电流表测量电路中的电流。体重变重时，压敏电阻受到的压力变大，其阻值变小，电路中总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流表示数变大；根据U = IR可知，定值电阻两端电压变大，即电压表示数变大；根据P = UI可知，电路消耗的总功率变大；根据[R] = [U/I]可知，电压表与电流表示数的比值为R0的阻值，大小不变。故答案为C。

点评：本题以智能体重秤为背景，考查了电路的动态分析、欧姆定律的应用和电功率计算公式的应用，解题的关键是分析出电流表、电压表测量的对象。

例2 （2023·甘肃·金昌）学校科技小组设计了一个室内天然气泄漏检测仪，原理如图2所示。其中R是检测天然气的电阻（气敏电阻），天然气浓度增大时，R减小，R0为定值电阻，电源电压不变，闭合开关S，下列判断正确的是（ ）。

A.显示仪一定是电流表

B.室内有天然气泄漏时，显示仪示数变小

C.室内有天然气泄漏时，电路消耗的电功率变小

D.若调低报警浓度，可将R0换成阻值大一点的电阻

解析：由电路图可知，两电阻串联，显示仪与定值电阻R0并联，则显示仪为电压表。室内有天然气泄漏时，天然气浓度增大，R减小，电路中的总电阻减小，由I = [UR]可知，电路中的电流变大，由U = IR可知，定值电阻R0两端的电压变大，即显示仪示数变大，根据P = UI可知电路消耗的电功率变大。若调低报警浓度，由于天然气浓度变小，则气敏电阻的阻值变大，根据串联电路电压的规律可知气敏电阻分压变大，定值电阻分压变小，要使显示仪（电压表）的示数不变，需要增大定值电阻R0的阻值。故答案为D。

点评：本题以天然气泄漏检测仪为背景，考查了电阻的串联特点、欧姆定律和电功率公式的灵活运用，会分析电路中总电阻与天然气浓度的变化关系是解答本题的突破口。

例3 （2023·湖北·随州）某科技小组设计了一个地磅，地磅内部简化电路如图3。其工作原理是车辆开上地磅会压缩弹簧（弹簧处于弹性限度内）引起滑片P移动，当电路的电流I > I0（I0为某一定值）时，电路中电铃会发出警示声（电铃可视为一个小电阻），表明车辆超重了。圆圈处是电压表，可反映车辆的重量，R0为保护电阻，电源电压不变，下列说法正确的是（ ）。

A.车辆越重，弹簧的弹性势能越小

B.车辆越轻，电压表的示数越小

C.车辆越重，电压表的示数越小

D.当地磅上无车辆时，电路消耗的总功率最大

解析：车辆越重，弹簧的弹性形变程度越大，弹性势能越大。根据电路图可知，R、R0与电铃串联在电路中，电压表测量R0两端的电压。车辆越轻，对弹簧的压力越小，滑片会向上滑动，滑动变阻器接入电路的电阻越大，总电阻越大，根据欧姆定律可知，电路中的电流越小，根据U = IR可知，定值电阻R0两端的电压越小，即电压表示数越小。同理可知，车辆越重时，电压表示数越大。当地磅上无车辆时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路的总电阻最大，根据欧姆定律可知，电路中的电流最小。由P = UI可知，电路消耗的电功率最小。故答案为B。

点评：本题以地磅为背景，考查了电路的动态分析，解题的关键是根据汽车重力的大小判定滑动变阻器滑片的移动方向。

小结：此类涉及生活中常见仪器仪表电路图的试题，虽然试题背景看起来比较陌生，在教材中也很少出现，但其本质还是欧姆定律的应用。解题时，首先要厘清电路的串、并联特点，其次要确定电压表、电流表的测量对象，最后分析电路电阻的变化情况，并据此运用欧姆定律等分析出电压、电流、电功率等物理量的变化情况。

综合实践

1.（2023·四川·广安）某科技兴趣小组为检测水流速度变化的情况，设计了检测水流速度变化的模拟电路，已知电源电压保持不变，R是定值电阻，机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片上下移动。（注：水流速度越大，探头上、下表面的压力差越大。）下列能实现水流速度越大，电表示数越大的电路图是（ ）。

2.（2023·安徽）将一根细金属丝置入柔性塑料中，可以制成用来检测物体形变的器件应变片，其结构如图4所示，将它接入图5所示的电路，电源电压不变，R为定值电阻。闭合开关S，当应变片随被检测物体发生拉伸形变时，塑料中的金属丝会被拉长变细，导致电阻变大，则电路中的（ ）。

A.电压表和电流表示数都变大

B.电压表示数变小，电流表示数变大

C.电压表和电流表示数都变小

D.电压表示数变大，电流表示数变小

答案：1. A 2. D