强化突破18、 电能与内能、机械能、杠杆、电磁继电器、浮力等融合的分析计算-2023-2024学年九年级科学上册学练测（浙教版）

强化突破18、 电能与内能、机械能、杠杆、电磁继电器、浮力等融合的分析计算 一、解答题 1．恒温水壶（如图甲）具有煮沸和保持恒温（温度维持在一个稳定值）两个功能，其恒温功能给有需求的人群带来了便利。某项目小组对照评价量表设计了如图乙电路，计划获得一款恒温温度可调范围为35℃-90℃之间的恒温水壶电路模型。 【评价量表】（部分) 指标 优秀 合格 待改进 功能 同时具有煮沸和恒温功 能，能自动开启恒温 同时具有煮沸和恒温功 能，不能自动开启恒温 只有煮沸或者恒温功能 的一种 温度保持 能调节恒温的设定温度， 且范围符合要求 能调节恒温的设定温度， 范围不完全符合 能恒温，但设定温度不可 调节，或不能恒温 【电路简介】S1、S2是底座开关（当水壶放在底座上，开关始终处于闭合状态)；S3是一个自动开关，设置煮沸模式时自动闭合，当水的温度达到沸点温度时会自动断开，且不再闭合；R3、R4是两根电热丝，R3=44欧，R4=2420欧，U2=220V；R1、R2是两个不同类型的热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图丙；La和Lb是两个完全相同的电磁铁。(假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力) 【评价与改进】 （1）该电路对应的恒温保温功率=　 　瓦。 （2）从“功能”指标看，该设计是否达到优秀等级，请分析说明。　 。 （3）“温度保持”指标目前为“待改进”水平，能否将其调整为优秀等级，若能，请写出改进方法；若不能，请说明理由。　 　。 2．（2023·宁波模拟）校本课程《陶艺》课上，烧制不同的陶、瓷作品需要不同的温度。为了能满足上述要求小明设计了一个电热式烧制炉的电路模型(如图甲所示)。工作电路：S1为电源开关；S2为衔铁的同步开关(电磁继电器吸下衔铁时S2同时断开)；烧制炉的加热元件由阻值为48.4欧的R1和阻值为193.6欧的R2两个发热电阻组成。闭合S1和S2，烧制炉开始工作，先高功率升温，后保温期间能自动实现高功率、低功率两档切换。控制电路：烧制炉利用温差电源控制炉内温度达成恒温烧制。温差电源的热点(T1点)放在炉中，冷点(T2点)放在低温恒温箱中，其提供的电压与T1、T2两点间的温度差关系如图乙所示。当温差电源使电磁继电器的电流达到0.015A时，电磁铁恰好能将弹性衔铁吸下，同时S2断开；一段时间后，温度降到预设值以下，释放弹性衔铁，同时S2闭合；如此反复，直至恒温烧制结束。 （1）当S1和S2刚闭合时，工作电路中的两电阻的工作状态是____。 A．仅R1工作 B．R1与R2串联工作 C．仅R2工作 D．R1与R2并联工作 （2）烧制炉烧制某陶瓷作品时，工作电路的高功率和低功率随时间变化如图丙所示，则烧制炉完成本次工作消耗的电能共为多少? （3）控制电路通过改变R0接入电路的阻值，实现改变烧制炉内的烧制温度。若控制电路中电磁继电器的线圈阻值为0.5欧，温差电源的冷点温度恒为20℃，现要烧制骨瓷作品需将炉内温度控制为1220℃，则需移动R0上的滑片使其接入电路的阻值为　 　欧。 3．（2023·柯桥模拟）一些大型商场内常会安装观光电梯，其简图及部分数据如图甲所示。电梯满载上升时，主电动机提供动力，驱动轿厢。已知商场营业时间为10：00-22：00，该时间段内电梯一直处于通电状态。为了安全，电梯设置了超载报警装置，其简图如图乙。控制电路电压12V， 当电流大于0.2A时，衔铁吸合，电铃响电梯自动报警。压力传感器的电阻与所受压力F的关系如图丙，忽略电磁继电器、导线等的电阻。 （1）自动报警装置中的电磁铁右端为　 　极。 （2）某次达到最大载重时，电梯自动报警，求此时R0的阻值。 （3）营业期间该电梯平均有五分之三的时间处于待机状态，其他时间以额定功率运行，求一天中的耗电量。 4．综合实践活动中，同学们设计了-款可用电流表示数显示拉力大小的测力计模型，电流表示数随拉力的增大而增大。模型电路如图甲所示，ab 为长10 cm、阻值25Ω的电阻丝，其阻值与长度成正比。滑片P左端固定在拉杆上，弹簧处于原长时，滑片P位于a端。电源电压恒为6V，弹簧电阻恒为1Ω，R0为4Ω，其余部分电阻不计，电流表量程为0~0.6A。忽略弹簧、拉杆和拉环的重力及滑片与电阻丝的摩擦。 （1）虛线框内接线柱“1”应与　 　(选填 “2”或“3”)连接。 （2）闭合开关，弹簧处于原长状态时，R0消耗的功率多大？ （3）弹簧的伸长量△L与所受拉力F之间的关系如图乙所示，则电流表示数最大时显示的拉力多大？ （4）在汇报交流阶段，同学们对模型设计的不足提出了改进