12含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路（计算题培优15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版）

12含有光敏、热敏、压敏、气敏半导体的电路（计算题培优15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版） 一、计算题 1．如图甲所示是平衡木装置示意图，AB可绕O点无摩擦转动（AB重力不计）。硬杆CD与AB垂直，且与AB固定在一起，CD、OE重均为200N，CD底部装有压敏电阻片R，压敏电阻R的阻值随压力F变化的关系图像如图乙所示，AB=5m、OA=BC=1m。将压敏电阻R接入如图丙所示电路中，定值电阻R0=10Ω，电流表的量程为0~0.6A，电源电压恒定。整个装置放在水平地面上，AB始终处于水平平衡状态。当重300N的小朋友站在某点时，电流表的示数为0.2A；当他从该点向左走1m后，电流表示数为0.24A。求： （1）小朋友从O点向左走的距离越远，电流表的示数怎样变化？ （2）当小朋友向左走1m时，压敏电阻阻值的变化量是多少？ （3）当小朋友从A点走到B点时，电路的电功率变化量是多少？ 2．某同学利用热敏电阻为家中的灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一温度可自动控制的装置，如图甲所示，“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为40Ω的纯电阻R0，电源电压为U1，“浴霸”共安装有两盏标有“220V 550W”的灯泡L1、L2，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，“浴霸”电路断开：当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合。求： （1）工作电路闭合，两灯正常工作时通过电路的总电流； （2）若两灯正常工作5min，工作电路中消耗的总电能； （3）若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压U1的最小值； （4）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内可控制的温度范围。 3．图甲为某同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图甲中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流I0=20mA，其电阻R随温度变化的规律如图乙所示，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。[已知U2=220V，R1=44Ω，R2=88Ω，R3=132Ω，c水=4.2×103J/(kg·℃)]求： （1） 为使控制电路正常工作，保护电阻R0至少为多大？ （2） 若R0为200Ω，求衔铁被吸下时储水箱中水温是多少？ （3） 电热水器加热功率P加热和保温功率P保温分别是多大？ （4） 已知该热水器的加热效率为80%，则在加热状态下10min能将多少千克的水从20℃加热到50℃？（结果保留两位小数） 4．如图物理兴趣小组设计的测定水量的电路原理图。其中Rx为压力传感器，它的电阻值随受到压力的变化而变化，阻值随压力变化的关系如表所示；水箱内水量的变化通过电流表示数的变化显示出来；R0是阻值为10Ω的定值电阻；电源电压恒为48V；水箱位于压力传感器Rx上，空水箱重40N，电流表的量程为0～0.6A。 压力/N 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 …… 阻值/Ω 930 490 350 275 230 200 178.6 162.5 150 140 131.8 125 …… （1）该水箱加满水时，指针恰好指示最大刻度0.6A，求：此时，R0两端的电压和Rx的阻值分别是多少？ （2）当水箱内无水时电流表的示数约为多少A？ 5．图甲为某型号电子秤，其原理结构如图乙所示，R0为定值电阻；R是压敏电阻，其阻值随所受压力变化的关系如图丙所示。改写电压表（量程为3V）的表盘数值后可直接读出所称量物体的质量，设踏板的质量为5kg，电源电压保持9V不变。（g取10N/kg） （1）空载时，电压表的示数为1V，求R0的阻值。 （2）所称量物体的质量为45kg时电压表的示数为多少？ （3）该电子秤的最大称量值是多少千克？ 6．测量压力大小的压力传感器的工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关S，压力F0=0时，滑片P在最上端；压力F1=1N时，电流表示数为1A，电压示数为3V；当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V。求： （1）定值电阻R1的大小； （2）当压力为F2时，滑片P滑至最下端，求F2的大小； （3