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第一部分 教材考点 分层复习
第十三讲 电学大单元设计
大单元设计7 动态电路综合计算
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重难讲练 分层破译
重难讲练 分层破译
滑动变阻器类
典例1 如图甲是一款称物体质量的电子秤,它的工作原理如图乙,电子秤示数表盘由电流表改装而成;电源电压为3 V不变,R2的阻值为5 Ω,R1是长为6 cm、阻值为15 Ω的均匀电阻丝,c是一根弹簧,其所受压力F与压缩量ΔL的关系如图丙所示.挂钩的重力不计,不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端,所称物重最大时P在b端.(g取10 N/kg)求:
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(1)没有挂重物时电流表的示数.
解:没有挂重物时电路中的电流
(2)电子秤的最大称量值.
解:根据题意可知,当滑片P在最下端时,弹簧的压缩量为ΔL=6 cm,对应最大压力60 N,所以所称物体的最大质量
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(3)当电路中的电流为0.3 A时,电子秤的示数.
解:当电路中的电流为0.3 A时电路中的总电阻
此时滑动变阻器接入电路的电阻
R′1=R-R2=10 Ω-5 Ω=5 Ω
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所以弹簧的压缩量为总压缩量的三分之二
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敏感电阻类
典例2 创建生态文明城市需要我们共同关注环境.空气质量指数是环境监测的重要指标,空气质量等级是按照空气质量指数划分的,如表所示.
空气质量
指数A 0~50 51~
100 101~
150 151~
200 201~
300 >300
空气质
量等级 优 良 轻度
污染 中度
污染 重度
污染 严重
污染
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某兴趣小组自制的空气质量监测仪用电压表显示空气质量指数,其工作电路图如图甲所示,已知电源电压U=18 V,R0是定值电阻,R是气敏电阻,其阻值与空气质量指数A的关系如图乙所示.当空气质量指数A为100时,电压表示数为12 V.求:
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(1)气敏电阻R的阻值随着空气质量指数的增大而______.
(2)定值电阻R0的阻值.
解:由图乙可知,当空气质量指数A为100时,R的阻值为60 Ω,此时R两端的电压
UR=U-U0=18 V-12 V=6 V
减小
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(3)电压表示数为9 V时的空气质量等级.
解:当电压表示数为9 V时,通过R0和R的电流
由图乙可知,此时的空气质量指数为50,由表中数据可知,此时的空气质量等级为优.
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电磁继电器类
典例3 如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图,其工作电路由电压为U=220 V的电源、阻值为55 Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成;控制电路由电源U1、电磁铁(线圈电阻忽略不计)、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成;R1的阻值随温度变化的关系如下表所示.当控制电路电流I≥0.05 A时,衔铁被吸合,电热丝R停止工作,同时红灯亮,蜂鸣器发出报警信号,表明烘干机内温度过高.
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35
R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130
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(1)电热丝R工作时的电流为多少?
解:电热丝R工作时的电流
(2)电热丝R通电10 s产生的热量为多少?
解:R在10 s内产生的热量
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(3)已知控制电路的电源电压U1=6 V,当调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为70 Ω时,烘干机内温度至少多高时会发出报警信号?
解:I≥0.05 A时衔铁被吸合,I=0.05 A时控制电路的总电阻
根据串联电路的电阻特点可知,R1的阻值
R1=R总-R2=120 Ω-70 Ω=50 Ω
由表格数据可知,当R1的阻值为50 Ω时温度为60 ℃
所以当滑动变阻器接入电路的阻值为70 Ω时,烘干机内温度最小为60 ℃时就会发出报警信号.
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I===0.15 A
m====6 kg
R===10 Ω
==
ΔL′=×6 cm=4 cm
此时对应的压力F′=40 N
电子秤的示数m′====4 kg
电路中的电流I0=IR===0.1 A
定值电阻R0的阻值R0===120 Ω
IR′=I0′===0.075 A
R两端的电压
UR′=U-U0′=18 V-9 V=9 V
此时R的阻值R′===120 Ω
IR===4 A
Q=IRt=(4 A)2×55 Ω×10 s=8 800 J
R总===120 Ω
$$