期末专项突破十三　实际应用类(拓展培优）课件-2024-2025学年物理沪粤版九年级上册

期末专项突破十三　 实际应用类(拓展培优) 1.(2023·广西统考改编)实践基地芒果获丰收,为筛选优质大果,设计自动筛选装置如图甲,检测装置电路图如图乙,电源电压恒为12 V,电阻R0为20 Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15 A时,不达标的芒果将被推离传送带,达标芒果继续被传送到指定位置,实现自动筛选。求: (1)若R与R0阻值相等,电路的电流; 解:(1)当R与R0阻值相等,电路中的总电阻为 R总=R+R0=20 Ω+20 Ω=40 Ω 电路中的电流为I===0.3 A。 1.(2023·广西统考改编)实践基地芒果获丰收,为筛选优质大果,设计自动筛选装置如图甲,检测装置电路图如图乙,电源电压恒为12 V,电阻R0为20 Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15 A时,不达标的芒果将被推离传送带,达标芒果继续被传送到指定位置,实现自动筛选。求: (2)此装置能筛选出重力至少为多大的芒果; 解:(2)当电路中电流为0.15 A时,电路中的电阻为 R总'===80 Ω R此时的电阻为R'=R总'-R0=80 Ω-20 Ω=60 Ω 由图丙可知,当电阻为60 Ω时,对应的压力为1 N, 即芒果的重力为1 N,所以此装置能筛选出重力至少为1 N的芒果。 1.(2023·广西统考改编)实践基地芒果获丰收,为筛选优质大果,设计自动筛选装置如图甲,检测装置电路图如图乙,电源电压恒为12 V,电阻R0为20 Ω,R为压敏电阻,其阻值随压力变化关系如图丙。当电路电流小于0.15 A时,不达标的芒果将被推离传送带,达标芒果继续被传送到指定位置,实现自动筛选。求: (3)若想筛选出重力至少为2 N的芒果,有同学建议: 仅适当增加R0的阻值即可。你认为他的建议可行 吗?请通过计算作出判断。 解:(3)根据图丙,可知,当芒果的重力为2 N,也就是检测装置 所受压力为2 N,此时压敏电阻的阻值为40 Ω,则需要R0的阻 值为R0=R总'-R″=80 Ω-40 Ω=40 Ω 适当增加R0的阻值,可以筛选出重力至少为2 N的芒果。 2.如图甲所示,某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料能承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数随时间t变化的图像如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示。电源电压U=12 V,定值电阻R0=10 Ω。求: (1)在重物下落的过程中,压力传感器的 电阻是多少。 解:(1)在重物下落的过程中,压力传感器受到的压力最小且保持不变,总电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,此时的电流I=0.1 A,由I=可得,电路中的总电阻:R总===120 Ω, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,压力传感器R的阻值: R=R总-R0=120 Ω-10 Ω=110 Ω; 2.如图甲所示,某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料能承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数随时间t变化的图像如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示。电源电压U=12 V,定值电阻R0=10 Ω。求: (2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少。 解:(2)在测试过程中,样品受到的撞击力最大时,压力传感器的阻值最小,电路中的电流最大,由图乙可知,电路中的最大电流I'=0.6 A, 此时电路中的总电阻:R总'===20 Ω, 则此时压力传感器R的阻值:R'=R总'-R0=20 Ω-10 Ω=10 Ω, 由图丙可知,样品受到的最大撞击力为600 N。 2.如图甲所示,某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料能承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数随时间t变化的图像如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示。电源电压U=12 V,定值电阻R0=10 Ω。求: (3)该重物的重力是多少。 解:(3)当重物在样品上静止时,重物对样品的压力大小等于重物的重力大小;此时与撞击过程相比,压力减小,电阻变大,电流减小;由图乙可知,此时的电流为I″=0.15 A,根据欧姆定律,此时电路的总电阻:R总″===80 Ω, 根据串联电路电阻的规律可得,此时压力传感器的电阻:R″=R总″-R0=80 Ω- 10 Ω=70 Ω,由丙图可知,此时的压力F'=200 N,所以重物的重力为200 N。 3.茂茂同学参加重庆市青少年科技创新大赛,设计了电子拉力计,该作品的创新点在于将电流表的表盘改为拉力计的表盘,其原理图如图甲。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),定值电阻R0= 6 Ω,ab是一根长为6 cm 的均匀电阻丝(与P组合成滑动变阻器),阻值Rab=24 Ω,电源电压U=3.0 V,电流表的量程为0~0.6 A,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。求: (1)闭合开关后,不拉拉环时,电流表的读数为多少。 (2)茂茂测拉力时,电流表的读数为0.3 A,茂茂的拉力为多少。 (3)当拉力最大为600 N时,电流表的指针能刚好指到最大刻度处吗?若能,说明理由,若不能,请写出拉力最大时电流表指针刚好能指到最大刻度处的方法(写出一种方法即可)。 解:分析电路图可知,R0和滑动变阻器R1串联,电流表测串联电路中的电流; (1)闭合开关后,不拉拉环时,滑动变阻器的最大阻值连入电路,即Rab=24 Ω,则电路中电流为I====0.1 A 即电流表示数为0.1 A。 (2)当电流表的读数为0.3 A时,总电阻为R'===10 Ω 此时滑动变阻器的电阻为R滑=R'-R0=10 Ω-6 Ω=4 Ω 则弹簧伸长的长度为ΔL=6 cm-×6 cm=5 cm 由乙图可知,此时拉力为F=500 N。 (3)由乙图可知,当拉力F=600 N时,ΔL=6 cm,此时滑片位于b端,滑动变阻器的电阻为0,电路中电流为I'2===0.5 A 电流表的量程为0~0.6 A,所以当拉力最大为600 N时,电流表的指针不能刚好指到最大刻度处。要让拉力最大为600 N时,电流表的指针刚好指到最大刻度处,即电流为0.6 A,可以减小R0的阻值。当电流为0.6 A时,R'0的阻值为R0'===5 Ω 故可以将R0换为阻值为5 Ω的定值电阻。 4.随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,其中热敏电阻就是其中之一,热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。如图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为0~0.02 A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150 Ω　0.3 A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列小题: (1)将此电路放入温度为20 ℃的环境中,闭合开关S, 调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100 Ω, 此时电流表的读数为0.01 A,求电源电压; 解:(1)由电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路电流,由图乙所示图象可知,温度为20 ℃时,热敏电阻阻值为400 Ω,电源电压:U=I(Rt+R)= 0.01 A×(400 Ω+100 Ω)=5 V; 4.随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,其中热敏电阻就是其中之一,热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。如图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为0~0.02 A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150 Ω　0.3 A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列小题: (2)若环境温度为40 ℃时,要保证整个电路元件的 安全,求滑动变阻器接入电路中的变化范围; 解:(2)由图乙所示图像可知,温度为40 ℃时,热敏电阻阻值为200 Ω,电路最大电流为0.02 A;电路最小电阻:R最小===250 Ω,根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知滑动变阻器的最小阻值:R滑最小=R最小-Rt'=250 Ω-200 Ω=50 Ω,滑动变阻器的最大阻值是150 Ω,所以滑动变阻器的变化范围是50~150 Ω; 4.随着社会的发展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,其中热敏电阻就是其中之一,热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。如图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为0~0.02 A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150 Ω　0.3 A”字样。Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列小题: (3)此电路能测量的最高环境温度为多少? 解:(3)热敏电阻阻值越小,环境温度越高,电路电流最大为0.02 A时,总电阻: R总===250 Ω,根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知Rt小=R总-R滑最大=250 Ω-150 Ω=100 Ω ,由图乙可知其工作的最高环境温度为50 ℃。 5.(2023·南宁期末)坐位体前屈是国家学生体质健康标准的测试项目之一。图甲是测试示意图,图乙是学习小组设计的测试仪电路原理图,电源电压恒为4.5 V,电压表量程为0~3 V,定值电阻R0=10 Ω。滑动变阻器R1由长为30 cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为1 Ω/cm。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5 cm处,此时通过R0的电流为0.3 A;测试时,人通过推动挡板使滑片P从起始位置A向右移动距离x,电压表的示数可反映学生的测试结果。如表是初三女生测试等级与滑片移动距离x的关系。求: 　　 初三女生测试等级标准 不合格 合格 良好 优秀 滑片移动距离x/cm <3.7 3.7≤x<16.6 16.6≤x<20 ≥20 (1)滑片P在起始位置A点时,定值电阻R0两端电压大小; 解:(1)由图乙可知,开关闭合时,R0与R1串联,P在起始位置A点时,根据串联电路的电流特点,此时I=I1=I0=0.3 A 由I=得定值电阻R0两端电压U0=I0R0=0.3 A×10 Ω=3 V (2)女生小红测试时的电压表示数为3 V,请通过计算判断小红的测试等级; 解:(2)当电压表的示数为3 V时,定值电阻R0两端电压为 U0'=U-U1'=4.5 V-3 V=1.5 V 通过变阻器R1的电流I1'=I0'===0.15 A 变阻器R1接入电路中的电阻为R1'===20 Ω 变阻器R1接入电路中的长度L==20 cm P从起始位置向右移动x=L-LOA=20 cm-5 cm=15 cm 由表格可知,小红同学测试等级为合格。 (3)试用时,学习小组发现该测试仪不能测出表中所有的等级,于是在保证电路各元件安全的情况下,通过替换R0来实现最大程度增加测试范围,请计算替换电阻R2的最小值。 解:(3)由表格和电路可知,滑片越往右移动,测试等级越高,但同时电压表示数也会逐渐增大甚至超出量程造成电路不安全。所以在最大程度增加测试等级范围且保证电路各元件安全的情况下,即滑片P移到最右端时取最大值,电压表示数不能超过3 V。此时滑动变阻器的最大阻值R1max=30 cm×1 Ω/cm=30 Ω 此时通过R1的电流为I1″===0.1 A 替换电阻的最小值R2====15 Ω 通过替换R0来实现最大程度增加测试范围时,算得R2最小值是15 Ω。 本课结束 $$