内容正文:
第2节 电学实际应用类综合应用题
【基础作业】
1.在综合实践活动中,小林自制了一个坐位体前屈项目测试仪,原理如图所示,电源电压恒为6 V,R1=30 Ω,电阻丝R2粗细均匀,总长度为30 cm。闭合开关,挡板P在B端时,坐位体前屈成绩为0,电流表示数为0.05 A。挡板P在A端时,坐位体前屈成绩为30 cm。
(1)挡板P由B端向A端滑动时,电流表示数 ,电压表示数 。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)当推动挡板P到A端时,电压表示数是多少?
(3)国家体质标准中九年级男生坐位体前屈成绩大于17.8 cm为优秀。小林进行测试时电压表示数为3 V,请通过计算判断小林的成绩是否达到优秀。
甲 乙
2.(2023·商丘期中)如图甲所示的是湿度表的简化工作原理图,电源电压恒为6 V,定值电阻R0=5 Ω,R为湿敏电阻,其阻值R随环境湿度RH的变化如图乙所示,电流表量程为“0~0.6 A”;闭合开关S,在保证电流表安全的情况下:
(1)环境湿度为60%时,定值电阻R0两端的电压为多少?
(2)湿度表能够测量的最大环境湿度是多少?
甲 乙
【素养作业】
3.随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国出现了越来越多的潜水爱好者。为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表。图乙是某深度表的工作原理简化电路图;电源电压U=6 V且恒定不变,R0是定值电阻,电压表量程为0~3 V,RP是阻值随水深度变化的电阻,其变化关系如下表。请回答下列问题:
(1)深度表在水面上时,电压表示数为1.2 V,R0的阻值是多少?
(2)在保证电路安全的情况下,该深度表浸入水中的最大深度是多少?
(3)在不改变电压表量程、RP的阻值随水深度变化的规律不变的情况下,若要增大深度表浸入水中的最大深度,请写出一种简便可行的方法,并说明原因。
h/m
0
10
20
30
40
50
…
RP/Ω
40
30
22
16
12
10
…
甲 乙
4.小明自制了一个坐位体前屈成绩测试仪,原理图如图甲所示。电源电压恒为6 V,电阻R1的阻值为10 Ω,电阻丝AB粗细均匀,总长度为30 cm。不推挡板时,P在B端,成绩记为0 cm,此时电流表示数为0.24 A。
(1)求推动挡板P到A端时,电路中的电流。
(2)求R2的最大阻值。
(3)小明在调试过程中发现测试仪表盘刻度不均匀,于是设计了如图乙所示电路,使用了量程为0~3 V的电压表,同时将R1更换为R1'=15 Ω。求电压表的表盘2.0 V刻度处应标上的成绩。
甲 乙
【参考答案】
1.(1)不变 变大
解:(1)闭合开关,R1和R2串联,电压表测量与R2并联部分两端的电压,电流表测量电路电流,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,挡板P由B端向A端滑动时,电阻丝R2接入电路的电阻不变,电压表并联部分的电阻变大,由欧姆定律可知挡板移动过程中,电路中电流不变,根据U=IR可知电压表示数变大;
(2)电流表的示数为0.05 A,根据欧姆定律可知R1两端的电压:U1=IR1=0.05 A×30 Ω=1.5 V
当推动挡板P到A端时,电压表与R2的最大阻值并联,串联电路总电压等于各部分电压之和,R2两端的电压U2=U-U1=6 V-1.5 V=4.5 V,即电压表示数是4.5 V;
(3)电阻R2的阻值:R2===90 Ω
小林进行测试时电压表示数为3 V,此时电压表所并联的电阻丝的阻值:R2'===60 Ω
已知推挡板P在B端时,坐位体前屈成绩为0,推挡板P在A端时,坐位体前屈成绩为30 cm,
故小林同学的成绩×30 cm=20 cm>17.8 cm,故成绩达到优秀。
2.解:(1)由图像可知,环境湿度为60%时,湿敏电阻R的阻值为7.5 Ω,则电路中的电流:
I===0.48 A
则R0两端的电压:U0=IR0=0.48 A×5 Ω=2.4 V
(2)当环境湿度最大时,湿敏电阻的阻值最小,由欧姆定律可知,此时电路中的电流最大,
因为电流表的量程为0~0.6 A,则电路中的最大电流为0.6 A,此时湿敏电阻R的阻值:
R'=-R0=-5 Ω=5 Ω
由图像可知,此时对应的环境湿度为80%。
3.解:(1)由表可知,深度表在水面上时,h=0 m,RP=40 Ω,U0=1.2 V,
根据串联电路的电压特点知,RP两端电压:
UP=U-U0=6 V-1.2 V=4.8 V
此时电路中的电流:
I===0.12 A
根据串联电路的特点和欧姆定律知,R0的阻值:
R0===10 Ω
(2)电压表量程为0~3 V,即R0两端最大电压为3 V,此时电路中电流最大,总电阻最小,RP阻值最小,由表可知,此时深度表处于最大深度,此时电路中的电流:
I'===0.3 A
RP两端的电压:
UP'=U-U0'=6 V-3 V=3 V
根据欧姆定律知,RP的阻值:
R'===10 Ω
由表可知,此时深度表所处的深度为50 m。
(3)由表可知,若增大深度表浸入水中的最大深度,则RP的阻值更小,电路中的总电阻减小,电流增大;若电源电压不变,则R0两端的电压增大,即电压表示数增大。因为电压表的量程一定,因此需要使电压表的示数减小,可以将定值电阻R0换为阻值较小的电阻。
4.解:(1)推动挡板P到A时,电路为R1的简单电路,此时电路中的电流:IA===0.6 A
(2)P在B端,成绩记为0 cm,此时电流表示数为0.24 A。根据欧姆定律知;U=IR=I(R1+R2);
即6 V=0.24 A×(10 Ω+R2);解得R2=15 Ω;
(3)由图乙可知:R1'、R2串联,滑动变阻器的电阻全部连入电路,电压表测量R2上PB段两端的电压,
总电阻:R'=R1'+R2=15 Ω+15 Ω=30 Ω
电路中的电流:I'===0.2 A
电阻丝阻值与长度的关系:=0.5 Ω/cm
当电压表示数为U2=2 V时根据欧姆定律可得:
RPB'===10 Ω
所以,即表盘上应标20 cm。
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