第二十章电与磁计算题专题训练---2024-2025学年人教版九年级物理全一册

第二十章电与磁计算题专题训练 1．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2盏标有“220V，550W”的灯泡L1、L2两只，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）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？ （3）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内？ 2．如图甲是某品牌的电吹风，图乙为电吹风的电路原理图，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关接在C、D位置时，电吹风处于关停状态。如表是电吹风铭牌的部分数据，问： 产品名称 电吹风 产品型号 额定电压 额定功率 热风 冷风 （1）电动机工作原理是 ； （2）电吹风正常工作的情况下吹热风时，电路中的总电流是多少？ 电热丝的阻值是多少？ （3）经测试，该电吹风正常工作的情况下吹热风时，在时间吹出了热空气，这些热空气具有的机械能，温度升高了，空气的比热容，则此电吹风的能量转化效率是多少？（计算结果精确至1%） （4）为了使电吹风吹出的热风温度更高些，可以采取的措施是 。 3．某家用电热水器工作原理和相关参数如图表所示。图甲为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制实现加热和保温状态的挡位变换。R1、R2为电热丝，电磁铁线圈的电阻忽略不计，R3为定值电阻，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度变化关系如图乙所示。当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到0.024A时，衔铁被释放，求： 电源 加热功率 保温功率 水容量 （1）当工作电路为加热状态时的电流大小； （2）R2工作时的电阻； （3）若热水器内可获得的最高温度为60℃，最低温度控制在40℃，则R3的阻值为多少？若想控制电路的最低温度或最高温度可以调节，请你在图丙所示虚线框内画出设计后的电路。    4．某导体两端的电压为6伏，10秒内通过其横截面的电荷量为6库，通过导体的电流为 安。若该导体两端的电压减小为0伏，其电阻为 欧。如图所示，根据小磁针静止时N极的指向，可判断电源的左端是 极。 5．如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示．已知继电器的线圈电阻R0＝10 Ω，左边电源电压为6 V恒定不变．当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作． (1)请说明该自动控制装置的工作原理． (2)计算说明该空调的启动温度是多少？ (3)为了节省电能，将空调启动温度设定为30 ℃，控制电路中需要串联多大的电阻？ 6．实践小组设计了有超载限制系统的提升重物的装置，示意图如图1所示，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。在控制电路中，电源电压为12V，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F变化的部分数据如图2所示。闭合开关S₁和S，当力敏电阻受到的压力达到4000N时，电磁铁线圈中的电流为0.03A，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。电磁铁线圈的电阻忽略不计。 （1）开关S₁闭合时，电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极； （2）定值电阻R0阻值为多少？ （3）当力敏电阻受到压力为1000N时，控制电路的总功率是多大？ （4）若要将该装置的最大载重量调小，提出对控制电路的一条调整措施。 7．如图所示，图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅的简化电路。它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物。达到设定加热温度后，开关断开。 (1)电磁铁的工作原理是电流的 效应，电磁铁的上端为 极； (2)求将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量； (3)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1100W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A。求R1的电阻以及此时指示灯支路的功率。 8．物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大，表明磁场越强。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图甲所示，为了研究某电磁铁周围磁场强度，小明利用该磁敏电阻设计了如图乙所示的电路进行实验，请解答下列问题： (1)当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为多少A？ (2)闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，求此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为多少？ 9．某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个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20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，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，使“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）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？ （2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内 ？ 10．一同学设计了如图甲所示的电热水器简化电路图，电磁铁线圈阻值忽略不计，M为自动注水装置，当热水器内水位高度达到设定上限值时，电磁铁吸引衔铁，工作电路停止注水，自动切换至加热状态。控制电路中，电源电压恒为6V，定值电阻R2=40Ω，力敏电阻R1的阻值随热水器内水位高度变化关系如图乙所示。工作电路中，电源电压恒为220V，电热丝R3=55Ω，R4=220Ω，闭合开关S1和S2，求： （1）如图甲所示，此时工作电路处于 （选填“加热”或“注水”）状态； （2）工作电路处于加热状态时，水对容器底部的压强； （3）若电热水器柱状水箱的底面积为0.01m2，当工作电路处于加热状态时，将箱内的水从25℃加热至80℃用时400s，求该电热水器的加热效率 。[，c水=4.2×103J/（kg·℃）] 11．空气炸锅深受年轻人的喜爱，炸出的食物既美味可口，又可以通过传感器使其在各挡位之间转换，起到节能作用，其工作原理如图所示，在控制电路中，电源电压为3V，R0为热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示，R为滑动变阻器，电磁继电器线圈的电阻为10Ω，当继电器线圈电流达到50mA时，衔铁会被吸下，R1、R2为电加热丝，加热功率为1210W，保温功率为121W。试问：    （1）空气炸锅控制电路是利用电流的 （选填“热”或“磁”）效应工作的；当空气炸锅温度升高时，继电器磁性将 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）；当衔铁被吸下时，空气炸锅处于 （选填“加热”或“保温”）挡位； （2）请问R2是多少 ？ （3）若滑动变阻器阻值调到30Ω时，可以设定为用来烤土豆片的最佳温度，请问这个设定温度是多少 ？ 12．不少农村楼房项上装有如图甲所示的水箱，注满时，水箱内的水深为2m。图乙是该水箱的结构及工作示意图，控制电路电源电压U恒为6V；水箱顶部有一个力敏电阻R，通过细绳与圆柱体A连接，其阻值随拉力变化如下表，表中两组数据对应工作电路的两种状态，即“通电转动”和“断电停转”；圆柱体A、B由细绳连接，A、B均是由密度为2.5×103kg/m 3的材料制成的，体积均为500cm3。力敏电阻下的细绳和A、B间的细绳的质量与体积均忽略不计。g取10N/kg。求： （1）注满水时，水箱底部所受水的压强； （2）当电动水泵处于通电转动状态时，电磁铁所在电路的电流大约是0.8A，则电磁铁线圈的电阻； （3）电动水泵的规格为“220V 500W”，水箱一次注水需要10min，每次注水量为1.5t，小明家1个月用水量为15t，小明家每月用水需要消耗的电能； （4）当电动水泵断电停转时，圆柱体A、B是否都完全浸没，请计算说明。 拉力F拉/N 25 15 力敏电阻R/Ω 5 5000 13．如图电磁继电器和热敏电阻R1等组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内．电源电压U＝6V，继电器线圈的电阻可不计．如图为热敏电阻的R1﹣t图象，且已知在50～150℃范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1×t＝k（常数）；电阻R2是可变电阻．当线圈中的电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合．已知此时可变电阻R2＝225Ω，恒温箱保持60℃恒温．图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源，它的额定功率是1500W． （1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是多少？ （2）应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？ （3）根据统计，正常情况下，温度控制箱内的加热器，每天加热50次，每次加热10min，恒温箱每天消耗电能多少kW•h？ （4）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R2的阻值应调为多少？ 14．汉能solarA国产汽车是一款完全依靠太阳能驱动的汽车；整车质量为1.2吨，动力电池容量为40kW•h，安装有效率为90%的直流电动机作动力；若该车在某路段以54km/h的速度匀速行驶时，所受阻力为车重的0.1倍，求： （1）该车匀速行驶10min，能行驶多远； （2）电动机的输出功率是多少； （3）若电能转化为机械能的效率为90%，则在充满电的情况下，最多行驶多远？      15．2023年3月27日是第28个全国中小学生安全教育日，某校开展了安全创意设计比赛活动，物理兴趣小组利用磁性开关S2设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统，当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋，防范火灾发生。图甲为该模拟系统示意图，Rc为气敏电阻。控制电路中的电流I控≥0.02A时，磁性开关S2动触片被电磁铁吸引与触点a接触，安全指示灯L熄灭，报警喷淋系统同时工作；控制电路中的电流小于0.02A时，动触片被释放，与触点b接触，安全指示灯亮，报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电源电压U控大小可调节，电磁铁线圈电阻不计，气敏电阻Rc的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示，R0为定值电阻。工作电路电源电压U=36V，报警电铃标有“36V 18W”字样。 （1）安全指示灯L标有“0.9W 10Ω”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响），要使灯L正常工作，则保护电阻R′的阻值为多大？ （2）报警电铃响时电流表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是多少？ （3）通过调节U控大小，可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调至U控1时，触发报警喷淋的最低烟雾浓度C1=8%，电阻R0的功率为0.012W，控制电路消耗的总功率为P控1；将电压增大调至U控2，触发报警喷淋时的最低烟雾浓度为C2，控制电路消耗的总功率为P控2，P控1∶P控2=25∶31，求U控1、U控2和C2的大小。    16．为倡导节能环保，某科研机构设计了新型路灯，工作原理如图所示。控制电路中R2为半导体硅制成的光敏电阻，R2阻值随光强（国际单位坎德拉，符号：cd）变化的规律如下表所示。工作电路中开关S2的状态由R2两端的电压决定：光照足够强时，R2两端的电压很小，开关S2与b点接触，处于断开状态，路灯L关闭；当光强降为20cd时，R2两端的电压刚好升至2V开关S2与c点接触，电路接通，路灯L正常工作。已知，控制电路和工作电路中电源电压分别为6V和220V，路灯L正常工作时电流为1A。求： 光强/cd 5 10 20 25 40 … 电阻/Ω 40 20 10 8 5 … （1）工作电路刚好接通时，R1接入电路的阻值； （2）保持R1接入电路的阻值不变，当R2两端的电压为1V时，R2的阻值是多大？分析表格中光强与电阻数据的规律，确定此时光强是多大； （3）为了节约能源，使路灯更晚一些打开，应将R1的阻值调大还是调小？ 17．如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻R0=20Ω）、开关、滑动变阻器R2（取值范围为0~80Ω）和热敏电阻R1组成，R1阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥50mA时，衔铁被吸合而切断工作电路；当控制电路电流I≤40mA时，衔铁被释放而接通工作电路。 温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35 34 R1/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130 150 （1）工作电路正常工作时，电热丝在1min内产生的热量是多少？ （2）当温度为60℃，滑动变阻器R2接入电路的阻值为50Ω时，衔铁恰好被吸合，则控制电路的电源电压是多少？ （3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？ 18．小何的爸爸买回一种新型插座，如所甲示，它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等数据（插座本身消耗的电能由内部电池提供）。小何将家中电热水器插在该插座上，这时插座屏幕如1。汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U，测得U-t和I-t图象如图1。 （1）求0.5s到1s，电动机M所消耗的电能； （2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω。若通过M的电流为200A，持续2s，求此过程a产生的热量； （3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，请用笔画线完成电路的连接。 19．电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U=9V，保护电阻R1=100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小的变化关系如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计。试问： (1)在图中的控制电路中，电磁铁上端为其磁场的 极，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点 接触，电铃发出警报声； (2)若电梯在15s内将一位重600N的乘客匀速提升15m，求电梯对乘客做功的功率 ； (3)当电磁铁线圈电流达到30mA时，衔铁刚好被吸住。若每位乘客体重为650N，请计算说明此电梯最多可乘几个人 (g取10N/kg)； (4)若电铃发出警报声条件如(3)，需要减小最大载客量，可采取什么措施 ? 20．如图所示，请根据通电螺线管的磁感线方向，在图上标出电源的“+”极和通电螺线管的N极。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第二十章电与磁计算题专题训练---2024-2025学年人教版九年级物理全一册》参考答案 1．（1）5A；（2）10V；（3）23℃～32℃ 【详解】解：（1）由可得，每只灯泡正常发光时的电流 通过电路的总电流 （2）当R1温度为40℃时，其阻值；因为R1和R0串联，所以 因此，控制电路的最小电压为 （3）取临界情况，当电流为 因为 所以 由图可得对应的温度为32℃；当电流为 此时 由图可得对应的温度为23℃； 由①②可知室内温度可控制在23℃～32℃范围内。 答：（1）工作电路闭合时，两灯正常工作时通过电路的总电流5A； （2）若浴室内的温度最高不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值为10.5V； （3）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置安放在浴室内，浴室内温度可控制的范围是23℃～32℃。 2． 磁场对通电导体有力的作用 2.2A 110Ω 83% 并联一根电热丝或更换一根阻值较小的电热丝 【详解】解：（1）[1]电动机是根据磁场对通电导体有力的作用原理工作的。        （2）[2]根据可知，吹热风时，电路中的总电流为     [3]当选择开关与A、B接触时，电动机与电热丝并联，电吹风处于热风挡，电热丝的功率为 由可得，电吹风电热丝的阻值为 （3）[4]空气吸收的热量    空气获得的有用能量        由可知，电吹风消耗的电能     电吹风的能量转化效率     （4）[5]由可知，并联一根电热丝或更换一根阻值较小的电热丝。 答：（1）电动机工作原理是磁场对通电导体有力的作用； （2）电吹风正常工作的情况下吹热风时，电路中的总电流是2.2A；电热丝的阻值是110Ω； （3）此电吹风的能量转化效率是83%； （4）为了使电吹风吹出的热风温度更高些，可以采取的措施是并联一根电热丝或更换一根阻值较小的电热丝。 3．（1）10A；（2）198Ω；（3）250Ω，见解析 【详解】解：（1）由得加热状态时的电流为 （2）由图甲可知，只有接入电路，电路的总电阻最小，由可知电功率最大，为加热挡，R1的阻值 衔铁被吸合，与串联时，电路的总电阻最大，由可知电功率最小，为加热挡，电路的总电阻 工作时的电阻为 （3）当温度为时热敏电阻的阻值，电路中最大电流，控制电路的电压 ① 当温度为时，热敏电阻的阻值，电路中最小电流，控制电路的电压 ② 由①和②得到的阻值为，若想控制电路的最低温度或最高温度可以调节，可以在电路中串联一个滑动变阻器，如图所示：    答：（1）当工作电路为加热状态时的电流大小是10A； （2）R2工作时的电阻是198Ω； （3）若热水器内可获得的最高温度为60℃，最低温度控制在40℃，则R3的阻值为250Ω，见解析。 4． 0.6 10 负 【详解】[1][2]由题意可得，通过导体的电流为 由欧姆定律可得，此时的电阻为 由于电阻的大小与导体两端的电压无关，所以导体两端的电压减小为0伏时，电阻依然是10Ω。 [3]根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，螺旋线圈的左端为线圈磁场的S极，右端为N极，则由右手螺旋定则可得，电源的左端为负极。 5．(1)随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中的电流增大，当电流达到15 mA时，衔铁被吸合，右边的空调电路开始工作，当温度下降时，控制电路总电阻增大，电流减小，减小到一定值，空调电路断开，这样就实现了自动控制．(2) 25 ℃．(3) 30 Ω． 【详解】（1）随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15 mA 时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作．当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制． （2）电路启动时的总电阻：，此时热敏电阻的阻值：，对照表格数据可知，此时的启动温度是25 ℃． （3）电路启动时的总电阻为，由表中数据可知，空调启动温度设定为30 ℃时，热敏电阻的阻值为，则电路中还应串联的电阻： 6． S 360Ω 0.3W 减小的阻值 【详解】（1）[1]由右手螺旋定则可知，螺线管上端是S极。 （2）[2]由图知，当压力时，，电磁铁线圈中的电流为0.03A，则定值电阻R0阻值 （3）[3]由图知，当压力时，，电路中电流为 此时控制电路的总功率 （4）[4]要将该装置的最大载重量调小，力敏电阻阻值会变大，控制电路的电流不变，由可知，电源电压不变，电路的总电阻不变，所以可以减小的阻值。 7．(1) 磁 S (2)900J (3)44Ω，121W 【详解】（1）[1][2]电磁铁的工作原理是电流的磁效应，已知电源正负极，根据电流流向，由安培定则可知，电磁继电器中电磁铁上端为S极，下端是N极。 （2）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量为 （3）R1的阻值为 根据可得，R1的额定电流为 根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知，指示灯支路的电流为 指示灯支路消耗的功率 8．(1) (2)0.3T 【详解】（1）由图乙可知，当S1断开，S2闭合时，螺线管没有电流通过，即R周围没有磁场；由图甲可知，当磁敏电阻R周围没有磁场时，其阻值为100Ω，此时右侧电路中R与R2串联，电压表测磁敏电阻R的电压，当电压表的示数为3V，根据欧姆定律得，电流表的示数为 （2）当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，磁敏电阻的阻值为 由图像甲知，此时的磁感应强度为0.3T。 9． 10V 22℃～30℃ 【详解】（1）由图可知，控制电路部分R0与R1串联，由图乙可知，当温度为40℃时，其阻值为R1=180Ω，因为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，使“浴霸”电路断开；所以电路中的最小电流 I1=50mA=0.05A 串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以 R总=R1+R0=180Ω+20Ω=200Ω 因此控制电路的最小电压 U1=I1R总=0.05A×200Ω=10V （2）当电流 I=50mA=0.05A 时，由可得总电阻 则 R1=240Ω-20Ω=220Ω 由图乙可得，对应温度为30℃。当电流为 I’=40mA=0.04A 时，此时的总电阻 则 R1’=300Ω-R0=300Ω-20Ω=280Ω 由图乙可得，对应温度为22℃。所以将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在22℃~30℃。 10． 注水 84% 【详解】解：（1）图甲中电热丝都处于断路状态，所以此时工作电路处于注水状态。 （2）根据题意结合图乙可知，水深度最大值为16cm，此时电路切换成加热状态，则水对容器底部的压强为 （3）水的质量 水吸收的热量 消耗的电能 该电热水器的加热效率 答：（1）如图甲所示，此时工作电路处于注水状态； （2）工作电路处于加热状态时，水对容器底部的压强为； （3）该电热水器的加热效率为84%。 11． 磁 增强 保温 360Ω 200℃ 【详解】（1）[1][2]空气炸锅控制电路是利用电流的磁效应工作的；当空气炸锅温度升高时，热敏电阻的阻值减小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，电磁继电器的磁性增强。 [3]当衔铁被吸下时，两个电阻串联接在工作电路中，电路的总电阻变大，根据可知，电路的总功率变小，所以空气炸锅处于保温挡位。 （2）[4]当继电器线圈中的电流达不到50mA时，衔铁不会被吸下，此时工作电路中只有R1工作，电阻较小，根据 知，电路处于加热状态，R1的阻值为 当继电器线圈中的电流达到50mA时，衔铁会被吸下，此时工作电路中有R1和R2同时工作，电阻较大，根据 知，电路处于保温状态，总电阻为 根据串联电路电阻的规律知 （3）[5]控制电路 U侧＝3V，当继电器线圈中的电流达到I＝50mA＝0.05A时，衔铁会被吸下，此时电路中的总电阻为 此时热敏电阻 根据R0﹣t图像知，当R0＝20Ω，对应的温度为200℃，所以设定温度为200℃。 12．（1）2×104Pa；（2）2.5Ω；（3）3×106J；（4）见解析 【详解】解：（1）注满水时，水箱底部所受水的压强为 （2）由图乙可知，力敏电阻R与电磁铁线圈串联，由表中数据可知，R=5Ω时，电路中电流较大，衔铁被吸合，电动水泵处于通电转动状态 （3）注水次数为 一个月注水的总时间为 小明家每月用水需要消耗的电能 （4）两个圆柱体的总体积为 两个圆柱体的总质量为 两个圆柱体的总重力为 由表中数据可知，R=5000Ω时，电路中电流较小，衔铁被释放，电动水泵停止注水，水箱中水位最高，F拉=15N，此时物体受到的浮力为 此时两圆柱体排开水的体积为 即V排=V总，所以圆柱体A、B均被浸没。 答：（1）注满水时，水箱底部所受水的压强为2×104Pa； （2）电磁铁线圈的电阻为2.5Ω； （3）小明家每月用水需要消耗的电能为3×106J； （4）当电动水泵断电停转时，圆柱体A、B都完全浸没。 13．（1）75Ω；（2）A、B端；（3）12.5kW•h．（4）255Ω． 【详解】（1）由题可知，恒温箱保持60℃时，可变电阻R2＝225Ω，电流是20mA＝0.02A，电源电压为6V，则根据欧姆定律可得控制电路的总电阻：； 由电阻的串联可得，60℃时热敏电阻R1的阻值：R1＝R﹣R2＝300Ω﹣225Ω＝75Ω； （2）由如图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，控制电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，加热电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端； （3）恒温箱内的加热器正常工作时的功率为1500W，每天加热50次，每次加热10min，则恒温箱每天消耗电能：； （4）由题可知，R1t＝常数，由1小题可知，当温度是60℃时，热敏电阻为75Ω，则当温度是100℃时，设热敏电阻为R′1，则有：75Ω×60℃＝R′1×100℃，解得：R′1＝45Ω；由于继电器的衔铁被吸合时，电路中的电流仍然为20mA，则控制电路的总电阻仍然为R＝300Ω，根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，可变电阻R2的阻值：R2＝R﹣R′1＝300Ω﹣45Ω＝255Ω． 答：（1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是75Ω； （2）应该把恒温箱的加热器接在A、B端； （3）恒温箱每天消耗电能12.5kW•h． （4）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R2的阻值应调为255Ω． 14．（1）9000m；（2）18kW；（3）108km 【详解】解：（1）汽车行驶的速度 由可知，该车匀速行驶10min，行驶的路程 （2）汽车的重力 由题意可知，汽车受到的阻力 因为汽车做匀速直线运动，所以，由二力平衡条件可知，汽车的牵引力 则以54km/h的速度匀速行驶10min时，牵引力做的功 电动机的输出功率 （3）由可知，电动机输出的机械能 由可知，汽车在充满电的情况下，最多行驶的距离 答：（1）该车匀速行驶10min，能行驶9000m； （2）电动机的输出功率是18kW； （3）若电能转化为机械能的效率为90%，则在充满电的情况下，最多行驶108km。 15．（1）110Ω；（2）1440J；（3）U控1=5V，U控2=6.2V，C2=2% 【详解】解：（1）由可得，安全指示灯L的额定电压为 由P=UI可得，安全指示灯L的额定电流为 由电路图可知，安全指示灯L与保护电阻R′串联，由串联电路电阻分压规律可知，L正常工作时，保护电阻R′两端电压为 U′=U-UL=36V-3V=33V 由欧姆定律可得，保护电阻R′的阻值为 （2）由电路图可知，报警电铃与喷淋系统并联，电流表测电路中总电流，报警电铃响时电路中的总电流为I总=2.5A，由P=UI可得，流过报警电铃的电流为 故由并联电路的电流规律可知，流过喷淋系统的电流为 I2=I总-I1=2.5A-0.5A=2A 由P=UI可得，喷淋系统的额定功率为 P2=UI2=36V×2A=72W 由W=Pt可得，喷淋系统工作20s消耗的电能为 W=P2t=72W×20s=1440J （3）由图乙可知，当C=0时，Rc=300Ω，当C=5%时，Rc=250Ω，故由数学知识可知，Rc与C之间的函数关系式为 Rc=-1000C+300 当C1=8%时，带入可得此时Rc1=220Ω，由题意可知，此时电路中电流为I=0.02A，此时电阻R0的功率为P0=0.012W，故由P=I2R可得，电阻R0的阻值为 由欧姆定律可得，此时电源电压为 U控1=I(R0+Rc1)=0.02A×(30Ω+220Ω)=5V 此时电路消耗的总功率为 P控1=U控1I=5V×0.02A=0.1W 由 P控1∶P控2=25∶31 可得 此时电路中的电流仍为I=0.02A，故由P=UI可得，此时电源电压为 此时电阻R0两端电压为 U0=IR0=0.02A×30Ω=0.6V 由串联电路的电压规律可得，此时气敏电阻两端电压为 Uc2=U控2-U0=6.2V-0.6V=5.6V 则此时气敏电阻的阻值为 带入Rc与C的关系式解得C2=2%。 答：（1）要使灯L正常工作，则保护电阻R′的阻值为110Ω； （2）报警电铃响时电流表示数为2.5A，喷淋系统工作20s消耗的电能是1440J； （3）U控1 =5V，U控2 =6.2V，C2=2%。 16．（1）20Ω；（2）4Ω，50cd；（3）调大 【详解】解：（1）当光强为20cd时，R2两端的电压刚好升至2V开关S2与c点接触，电路接通，路灯L正常工作。由表格数据可知，当光强为20cd时，R2的阻值为10Ω，由图可知R1与R2串联，则通过电阻R1的电流及其两端的电压为 则此时R1的阻值为 （2）保持R1接入电路的阻值不变，当R2两端的电压为1V时，R1两端的电压为 电路中的电流为 电阻R2的大小为 由表格数据可知，R2的电阻与光强成反比，由表格第一次电阻为40Ω时，光强为5cd，则电阻为4Ω时，光强为50cd。 （3）使路灯更晚一些打开，即光强变小，R2的阻值变大，为使其电压仍为2V时接通工作电路，根据串联电路的分压规律可知，R1的阻值应该适当调大。 答：（1）工作电路刚好接通时，R1接入电路的阻值为20Ω； （2）当R2两端的电压为1V时，R2的阻值是4Ω，此时光强是50cd； （3）为了节约能源，使路灯更晚一些打开，应将R1的阻值调大。 17．（1）3.3×104J；（2）6V；（3）35℃~80℃ 【详解】解：（1）由题知，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成，则R在1min内产生的热量为 （2）当温度为60℃时，由表格数据可知，热敏电阻R1=50Ω，且此时滑动变阻器接入电路的阻值R2=50Ω，线圈电阻R0=20Ω，则控制电路的总电阻为 R总=R1+R2+R0=50Ω+50Ω+20Ω=120Ω 此时衔铁恰好被吸合，则控制电路的电流为 I=50mA=0.05A 则控制电路的电压为 U=IR总=0.05A×120Ω=6V （3）当控制电路电流I=50mA时，控制电路的总电阻最大为 衔铁被吸合切断工作电路，当滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω时，热敏电阻R1的阻值最小（此时温度最高），则最小值为 R1小=R最大﹣R2﹣R0=120Ω﹣80Ω﹣20Ω=20Ω 由表中数据知可控制的最高温度为80℃。当控制电路电流为40mA时，衔铁被释放接通工作电路，控制电路的总电阻最小为 当滑动变阻器R2的最小阻值为0时，热敏电阻R1的阻值最大（此时温度最低），则最大值为 R1大=R最小﹣R0=150Ω﹣20Ω=130Ω 由表中数据知可控制的最低温度为35℃。所以此装置可控制的温度最大范围是：35℃~80℃。 答：（1）工作电路正常工作时，电热丝在1min内产生的热量是3.3×104J； （2）当温度为60℃，滑动变阻器R2接入电路的阻值为50Ω时，衔铁恰好被吸合，则控制电路的电源电压是6V； （3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是35℃~80℃。 18．（1）1000J；（2）80J；（3） 【详解】解：（1）由图1可知，0.5s到1s时，电动机M两端电压为10V，通过电动机的电流为200A，电动机消耗的电能为 W=UIt=10V×200A×(1s-0.5s)=1000J （2）此过程a产生的热量 Q=I2Rt=(200A)2×0.001Ω×2s=80J （3）由图3可知，当开关闭合，衔铁被吸下，电磁继电器相当于开关，电路连接如下图所示： 答：（1）0.5s到1s，电动机M所消耗的电能为1000J； （2）此过程a产生的热量为80J； （3）见解析。 19． N B 600W 13 减小R1的阻值或增大电源电压 【详解】(1)由安培定则可知电磁铁上端为其磁场的N极，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声。 (2)因电梯克服乘客的重力做功，在15s内将一位重600 N的乘客匀速提升15 m所做功 W=Gh=600 N×15 m=9 000 J 所做功的功率 (3)当电磁铁线圈电流I=30 mA=0.03 A时，即 解得：R2=200 Ω；由图乙知当R2=200 Ω时，压力F=9000 N，人的重力G人=650 N，电梯最多可乘人数 取13人。 (4)减小R1的阻值或增大电源电压可在相同的情况下增大电路电流，增强电磁铁磁性，进而减小最大载客量。 20． 【详解】通电螺线管内部磁感线方向从S极指向N极，磁体周围的磁感线方向从N极指向S极，则通电螺线管的右端为N极，根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，则电源左端为正极，如图所示： 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$