重难点10 力电综合问题-2025年中考科学【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

重难点10 力电综合问题 考点 三年考情分析 2025考向预测 1、力学与电学知识点的融合 2、功和能在力电综合中的体现：电能与机械能的转化计算，能量守恒在力电综合中的应用 3、结合生活实际的应用 在近三年浙江中考科学试卷中，力电综合问题考查一般为计算题，一般将力电综合知识与复杂的实际情境相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会考查力电综合问题。选择题可能会深化对力电综合概念和原理的考查，如分析复杂系统中多种力与电相互作用下物理量的复杂变化关系，判断不同能量转化过程中的效率变化趋势等；计算题大概率会综合多个力学和电学知识点，如将力电综合计算与电路的动态分析、力学中的物体运动状态变化、能量的综合利用等相结合，考查学生的综合分析和计算能力 。 【体系构建】 【重难诠释】 知识点一、欧姆定律 串并联电路特点 1．内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。公式：I＝ 2．电阻串联时相当于增加了导体的长度，因此总电阻比任何一个串联电阻都大。 电阻并联时相当于增大了导体的横截面积，因此总电阻比任何一个并联电阻都小。 3．串联电路分压：在串联电路中各电阻分得的电压与它们的电阻成正比，表达式：＝； 并联电路分流：在并联电路中各支路分得的电流与它们的电阻成反比，表达式：＝。 4．串、并联电路中电流、电压、电阻的特点： 电 流 电 压 电 阻 分配规律 串联电路 I＝I1＝I2 U＝U1＋U2 R＝R1＋R2 分压：＝ 并联电路 I＝I1＋I2 U＝U1＝U2 ＝＋ 分流：＝ 知识点二、电磁继电器工作原理图 ①实质：利用电磁铁来控制工作电路通断的一种开关。 ②作用：利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路；实验远距离操纵；电力系统保护、生产过程自动化等。 2.电磁继电器分析思路： 3.电磁继电器综合分析 在电磁继电器的综合电学问题中，若题干为了达到某种目的，要采取某种措施，如问到“定值电阻R。的阻值增大还是减小?”“滑动变阻器应左移还是右移?”“电源电压应增大还是减小?”遇到这种问题该如何理性分析? 通常低压控制电路是一个定值电阻R0和一个可变电阻Rx串联（假设电路就两个电阻），根据电路情况，列出欧姆定律公式，再结合题干的已知条件分析变化趋势。 需要明确两点：首先，电流I是不变的（临界电流，到达此电流值衔铁就被吸下或松开）；其次，若问定值电阻R0如何变化，则默认电源电压U不变（除非题干表述电源用久了电压减小）；若问电源电压U如何变化，则默认定值电阻R0不变。 知识点三、电功率公式及简单计算问题 1.电功率计算式 ③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路） ④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn 2.常见考法 ①公式应用： ②纯电阻电路中——“串正并反” 当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。 当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。 串联电路中：（正比） 并联电路中：（反比） 总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。 知识点四、电功率比例计算问题 1.知识要点 ①电功率物理意义：描述电流做功快慢的物理量。 ②公式：←（纯电阻电路） ③比例运算： 串联：P1∶P2=U1∶U2=R1∶R2 并联：P1∶P2=I1∶I2=R2∶R1 2.常见考法 ①电功率公式： a. b.纯电阻电路时，还有 ②电功率比例关系： a.串联：P1∶P2=W1∶W2=U1∶U2=R1∶R2 b.并联：P1∶P2=W1∶W2=I1∶I2=R2∶R1 （建议用时：40分钟） 1．科技小组的同学们利用电磁学知识设计了一个电路，如图甲所示。图甲电路中电源电压保持不变，指示灯的规格均为“12V 16W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示。设指示灯的电阻不变，闪烁规律为正常发光与较暗，电磁铁线圈为45Ω，衔铁的电阻不计。根据所有信息，完成下列问题： （1）求指示灯的电阻； （2）求电源电压； （3）求定值电阻R0的阻值； （4）若指示灯交替闪烁时间和频率与电流大小无关，当转向开关S与触点“4”和“5”接通，在0～0.9s这段时间内，电阻R0上消耗的电能为 J（保留两位小数）； （5）若转向开关S与触点“3”和“4”接通，则下列现象正确的是 。 A.L1与L2一直正常发光 B.电压表示数变小 C.电路中电流增大 D.L1与L2不再闪烁 【解答】解：（1）指示灯的规格均为“12V 16W”，它的电阻为：； （2）当转向开关S与触点“2”和“3”接通，衔铁没有被吸下时，定值电阻R0、电磁铁线圈与左转指示灯L1串联，此时电路的总电阻最大； 由I可知，电路中的电流最小，由P＝UI＝I2R可知，灯泡L1的实际功率变小，微弱发光； 由于电流通过电磁铁，电磁铁具有了磁性，会将衔铁拉下来，使动触点A与静触点B接触，从而导致电阻R0和电磁铁短路，此时灯泡两端的电压为电源电压，灯泡正常发光，所以电源电压为12V，左转指示灯L1正常发光，电磁铁被短路后没有了磁性，衔铁在弹簧的作用下动触点与静触点再次分离，如此反复，就实现了指示灯亮暗的交替闪烁； （3）灯泡微弱发光时，定值电阻R0、电磁铁线圈与左转指示灯L1串联，由图乙可知，此时定值电阻R0两端的电压U0＝9.6V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，此时灯泡L1和电磁铁线圈的总电压：U1＝U﹣U0＝12V﹣9.6V＝2.4V， 因串联电路中各处的电流相等，由欧姆定律有：， 解得定值电阻R0的阻值：R0＝216Ω； （4）当转向开关S与触点“4”和“5”接通时，右转指示灯L2亮暗的交替闪烁，由图乙可知，交替工作的周期为0.3s，一个周期内电阻R0通过电流的时间为0.1s，在0～0.9s这段时间内，电阻R0通电时间t＝0.3s， 则电阻R0上消耗的电能：W0＝U0It＝9.6VA×0.3s＝0.128J≈0.13J。 （5）转向开关S与触点“3”和“4”接通时， AD.L1与L2也会交替发光，和（2）解释的原理相同，所以AD错误； BC.电压表测量R0两端的电压，据U＝IR0，R0一定，由于两个灯为并联关系，电阻最小，总电压不变情况下，电路中电流最大，所以R0两端电压变大，所以B错误，C正确； 故选：C。 答：（1）指示灯的电阻为9Ω；（2）电源电压为12V；（3）定值电阻R0的阻值为216Ω；（4）0.13；（5）C。 2．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成。在低水位时，触点C、D位于E的正上方h0处，Q的下表面距池底的高度为h。当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强弱取决于其两端电压大小。电源电压U＝6V，定值电阻R0＝3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。 （1）当E与C、D接触时，电路接通，衔铁吸下与触点 接触（选填“A”或“B”），线圈和R0被 （选填“短路”或“断路”）； （2）在被释放和吸下的过程中，衔铁与A、B的接触时间分别为0.5s和1.5s，不考虑衔铁在AB之间切换的时间。在未解除报警的情况下，求开始报警后1min内电路所消耗的电能； （3）Q为边长10cm的正方体，密度为0.6×103kg/m3，h0＝10cm，h＝22cm，g取10N/kg。不计E、F质量及F与支架间摩擦。求刚开始报警时水面距池底的高度H。 【解答】解：（1）当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，说明电路接通，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来与B点接触，R0及线圈被短路。 （2）已知tA＝0.5s，tB＝1.5s，U＝6V，R0＝3Ω，R＝9Ω，那么完成一个周期需要2s，消耗的电能为： 完成一个周期需要的时间是2s，则1min完成30个周期，故开始报警后1min内电路所消耗的电能为：W总＝30×WAB＝30×7.5J＝225J （3）[4]由题意可知，木块的体积为：V＝（10×10﹣2m）3＝0.001m3 木块漂浮在水面上，故受到的浮力为： 木块浸入水的体积为： 木块浸入水的深度为： 则刚开始报警时水面距池底的高度为：H＝h0+h+Δh＝10cm+22cm+6cm＝38cm。 答：（1）B，短路；（2）225J；（3）38cm。 3．为方便接送小明上学，妈妈购置了一辆新电动车，如图所示，其整车质量为50kg，最高速度为40km/h，电动车配置蓄电池的规格为“48V，12AH”，g取10N/kg。 （1）小明妈妈对蓄电池充电时，电能转化为 能；行驶时，电动机提供动力，电动机的原理与 （选填“扬声器”“电磁铁”“动圈式话筒”）的原理相同。 （2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少焦？假如蓄电池储存的电能有42%转化为内能而被水吸收，能使多少千克初温为10℃的水沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （3）电动车在行驶中所受的阻力为总重力的，则体重为580N的妈妈以最高速度沿直线匀速骑行时，电动机输出的功率为多少瓦？ 【解答】解：（1）对蓄电池充电过程中时，实现将电能转化化学能储存在蓄电池内。 电动机工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，即磁场对电流有力的作用。电磁铁是利用电流的磁效应，动圈式话筒的原理是电磁感应，而扬声器是利用通电线圈在磁场中受力振动而发声的。 （2）充满电后蓄电池储存的电能 W＝Pt＝0.1kW×5h＝0.5kW•h＝1.8×106J 由Q放＝cmΔt得 （3）电动车在行驶中所受的阻力 电动车做匀速直线运动，所受牵引力与阻力是一对平衡力，即F＝f＝54N 电动机输出的功率等于牵引力做功的功率，P可知 4．新能源汽车具有清洁无污染等优点，加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，能有效缓解能源和环境压力。如图﹣1是某款新能源纯电动汽车，满电状态运行过程中一部分电能转化为机械能，还有一部分电能会用于动能回收，继续给车补充电能。（整车质量为1400kg，100km耗电量为12kW•h） （1）电动汽车的核心部件是电动机，其工作原理是通电导体在 中受力的作用。 （2）在某次运行中，司机和乘客的总质量为300kg，若车轮与地面的总接触面积为0.02m2，该汽车载客时对地面的压强为多少？ （3）汽车保持恒定功率在水平路面上做直线运动，其v﹣t图像如图﹣2所示。若在运动中汽车所受阻力的大小为总重的，则10～35s内牵引力对其做的功为多少？这次运行电能转化为机械能的效率为多少？（结果保留整数） 【解答】解：（1）电动汽车的核心部件是电动机，其工作原理是：通电导体在磁场中受力的作用； （2）该汽车载客时对地面的压力：F＝G总＝m总g＝（300kg+1400kg）×10N/kg＝17000N； 该汽车载客时对地面的压强为：p8.5×105Pa； （3）汽车做匀速直线运动时处于平衡状态，牵引力等于阻力，则： F牵＝F阻G总17000N＝340N； 由图乙可知，汽车匀速行驶的速度v＝40m/s，则汽车的恒定功率为：P＝F牵v＝340N×40m/s＝13600W； 汽车在10～35s内牵引力做的功为：W＝Pt＝13600W×（35s﹣10s）＝3.4×105J； 由速度公式得，10～35s内汽车通过的路程为：s＝vt＝40m/s×（35s﹣10s）＝1000m＝1km， 耗电量为W电0.12kW•h＝0.12×3.6×106J＝4.32×105J； 这次运行电能转化为机械能的效率为：η79%。 5．如图所示是我国某公司最新研发的新能源采矿车，当车辆载有矿石下坡时，能量回收系统可将机械能转化为电能，以供再次利用。该车相关参数如表。（g取10N/kg） 整车质量/t 最大载货质量/t 轮胎与地面接触总面积/m2 电动机功率/kW 25 65 1.5 200 （1）电动机的工作原理是 。 （2）某次采矿作业中，该采矿车满载后静止在水平地面上时，对地面的压强有多大？ （3）采矿车满载矿石从竖直高度为30m的坡顶行驶到坡底，车与矿石总重力做功为多少？重力所做的功有50%通过能量回收系统转化成了电能，这些电能可供电动机工作多长时间？ （4）若利用满载矿车下山时回收的能量恰好可使空载矿车回到山顶，则半载的同一辆矿车利用下山回收的能量能使空载矿车回到山顶吗？请分析并写出判断理由。 【解答】解：（1）通电线圈在磁场中受力转动 （2）采矿车满载时总质量 其总重力 静止在水平地面上时，对地面的压力 受力面积 S＝1.5m2 对地面的压强 （3）车与矿石总重力做功 重力所做的功转化成的电能 由 可得，可供电动机工作的时间 s （4）半载的矿车下山能量回收系统获得的电能比满载时少，上山都是空载，电能转化为内能和机械能，内能一定，所以获得的机械能少，故不能回到山顶。 故答案为：（1）通电线圈在磁场中受力转动；（2）6×105Pa；（3）2.7×107J，67.5s；（4）不能，半载的矿车下山能量回收系统获得的电能比满载时少，上山都是空载，电能转化为内能和机械能，内能一定，所以获得的机械能少，故不能回到山顶。 6．车辆超载是造成公路损坏的主要原因，某兴趣小组设计了超载报警装置，如图甲所示。杠杆OAB绕O点转动，A点处有一个汽车踏板，B点固定的三角形压杆与压敏电阻RF接触，杠杆OAB始终保持水平（踏板、压杆和杠杆的质量忽略不计），OA：AB＝1：5。闭合开关后，当电流表示数I≥20mA时，电路报警。压敏电阻RF的阻值与所受压力变化关系如图乙所示，滑动变阻器R1规格为“150Ω 1A”。 （1）要求踏板上质量刚达到18t时，电路立即报警，求此时RF的阻值及电源电压U的取值范围； （2）根据（1）中情况，对电路进行调试： ①开关闭合前，将滑片P移至最右端，电阻箱R2调到阻值为 Ω； ②将S1断开，S2闭合，调节滑动变阻器滑片P的位置，直至电流表示数为 A； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，将 ，调试完毕，即可正常使用； （3）若想降低该装置允许通行的最大质量，可通过以下 方式进行改进。 A.杠杆中的A点向左移 B.杠杆中的B点向左移 C.适当增大电源电压U1 D.滑动变阻器的滑片P向右移 【解答】解：（1）踏板上的质量刚达到18t时，踏板对杠杆的压力：FA＝G＝mg＝18×103kg×10N/kg＝1.8×105N， 已知OA：AB＝1：5，则OA：OB＝1：6，根据杠杆的平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB， 即：1.8×105N×1＝FB×6，解得，杠杆B点受到的支持力：FB＝3×104N， 由力的相互性可知，压敏电阻RF受到的压力为3×104N， 由图乙可知，此时压敏电阻RF的阻值为RF＝100Ω； 由图甲可知，只闭合开关S1时，压敏电阻RF与滑动变阻器R1串联， 由题意可知，电路报警的最小电流为I＝20mA＝0.02A， 当R1的接入电路的阻值为零时，电源电压最小， 根据欧姆定律可得，电源电压的最小值为：U小＝IRF＝0.02A×100Ω＝2V， 当R1的接入电路的阻值为150Ω时，电源电压最大， 根据欧姆定律和串联电路的电阻规律可得，电源电压的最大值为： U大＝I（R1+RF）＝0.02A×（150Ω+100Ω）＝5V， 所以电源电压的取值范围为2～5V； （2）由图甲可知，只闭合开关S2时，电阻箱R2与滑动变阻器R1串联。当电阻箱的阻值等于报警时压敏电阻的阻值时，调节滑动变阻器，使电流表示数刚好等于最小报警电流，即可完成调试，即： ①开关闭合前，将滑片P移至最右端，电阻箱R2调到阻值为100Ω； ②将S1断开，S2闭合，调节滑动变阻器滑片P的位置，直至电流表示数为0.02A； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，将S1闭合，S2断开，调试完毕，即可正常使用。 （3）AB、若降低该装置允许通行的最大质量，则踏板受到的压力减小，B处受到压力减小，压敏电阻的阻值变大，要想装置正常报警，应增大B处压力，根据杠杆的平衡条件可知，可适当增大OA的长度，或减小OB的长度，即将A点适当向右移或将B点适当向左移动，故A不符合题意，B符合题意； CD、若降低该装置允许通行的最大质量，则踏板受到的压力减小，B处受到压力减小，压敏电阻的阻值变大，要想装置正常报警，根据欧姆定律可知，可适当增大电源电压或减小滑动变阻器接入电路的阻值，即将滑片P适当向左移动，故C符合题意，D不符合题意。 故选：BC。 故答案为：（1）此时RF的阻值为100Ω；电源电压U的取值范围为2～5V；（2）①100；②0.02；③S1闭合，S2断开；（3）BC。 7．如图甲所示，是“智能测控自动灌溉系统”的抽水、蓄水结构示意图，水泵从水源抽水至高位水池，水从出水口流出。如图乙所示，是抽水、蓄水自动控制电路，R为电阻箱，RF为置于池底的压敏电阻（RF阻值随池内水位H变化关系如图丙所示），电源电压U＝18V。通过控制水泵工作可将池内水位保持在一定的范围内；随着水池内水位下降，当电阻箱R两端电压UAB≥10V时，信号触发器闭合开关K，1号水泵启动；随着水池内水位升高，当电阻箱R两端电压UAB≤9V时，信号触发器断开开关K，1号水泵停止工作。当灌溉用水量变大时，仅靠1号水泵抽水无法保持池内水位在一定范围内，此时需要闭合开关S1，启动2号水泵，实现两水泵同时抽水。 （1）关于“智能测控自动灌溉系统”的工作过程，下列说法中错误的是： ； A.水泵抽水至高位的过程，即是克服水的重力做功的过程 B.当R两端电压UAB＝10V时，信号触发器闭合开关K，1号、2号水泵一定同时工作 C.当池内水位升高时，RF会增大，电阻箱R两端电压UAB会随之变小 D.当R两端电压UAB＝9V时，信号触发器断开开关K，池内达到最高水位 （2）如下表为水泵相关参数，当两水泵同时正常工作600s，它们一共可以做功 J。 型号 电压 最大流量 最高扬程 输出功率 管径 1号水泵 220V 3m3/h 82m 2kW 25mm 2号水泵 220V 3m3/h 100m 2.5kW 25mm （3）若调节电阻箱 R＝250Ω，请计算池内水位H的范围。 （4）当灌溉用水量在一定范围内时，如果适当增大控制电路中R的阻值，则水泵停止工作时水池中的最高水位会 （选填“升高”“降低”或“不变”），且池内水位的最高水位与最低水位之差会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【解答】解： （1）A.水泵抽水至高位的过程，增大了水的重力势能，即是克服水的重力做功的过程，故A正确； B.由题意知随着水池内水位下降，当电阻箱R两端电压UAB≥10V时，信号触发器闭合开关K，1号水泵启动，故当R两端电压UAB＝10V时，信号触发器闭合开关K，1号水泵开始工作， 只有当灌溉用水量变大时，仅靠1号水泵抽水无法保持池内水位在一定范围内，才启动2号水泵，实现两水泵同时抽水，故B错误； CD.由图3可知，当池内水位升高时，RF变大；由图2可知，RF和R串联，当RF变大时，根据分压原理，RF分得的电压变大，根据串联电路电压规律，电阻箱R两端电压UAB变小，当UAB≤9V时，信号触发器断开开关K，此时池内达到最高水位，故CD正确。 故选：B。 （2）由表中数据可知，当两水泵同时正常工作时，1号水泵功率为P1＝2kW＝2000W，2号水泵功率为P2＝2.5kW＝2500W， 则两水泵同时正常工作600s共需要消耗电能为： W＝P1t+P2t＝2000W×600s+2500W×600s＝2.7×106J； （3）当水池内水位下降，电阻箱R两端电压UAB≥10V时，信号触发器闭合开关K，水泵启动， 根据串联电路的电压规律，当水泵启动时，RF两端的电压为UF＝U﹣UAB＝18V﹣10V＝8V， 根据分压原理可得：， 若调节电阻箱R＝250Ω，即， 解得：RF＝200Ω，由图丙可知，此时池内水位H＝1m； 当水池内水位升高，电阻箱R两端电压UAB≤9V时，信号触发器断开开关K，水泵停止工作， 根据串联电路电压规律，当水泵停止工作时，RF两端电压为UF'＝U﹣UAB'＝18V﹣9V＝9V， 根据分压原理可得， 若调节电阻箱R＝250Ω，即， 解得：RF'＝250Ω，由图丙可知，此时池内水位H＝2m； 故池内水位H的范围为1～2m； （4）当R的阻值适当调大时，由于控制电路中信号触发器的触发电压不变，结合题意根据串联电路的分压原理可知：最高水位时UAB＝9V，两者电压相等，电阻箱的阻值增大，压敏电阻的阻值也增大，最高水位升高； 最低水位时UAB＝10V，两者电压之比不变，电阻箱的阻值增大，压敏电阻的阻值也增大，最低水位升高，则由图象可知池内最高与最低水位的高度差ΔH会增大。 故答案为：（1）B；（2）2.7×106；（3）池内水位H的范围为1～2m；（4）升高；增大。 8．在物理项目化学习活动中，某科技小组设计了水位自动监测装置，可以通过电流大小确定水位高度，其原理如图甲所示。电源电压恒定，电阻丝R电阻为100Ω，R0是压敏电阻，其阻值与所受压力大小关系如图乙所示，R0下方固定一个绝缘“⊥”形硬杆。轻质金属滑杆PQ可以在金属棒EF上自由滑动，PQ下方通过绝缘杆与圆柱体M固定在一起，M重为50N、高为4m。当水位上升时，PQ随M向上移动。闭合开关，当PQ恰好位于R最下端时，电流表示数为0.06A，M有四分之一体积浸在水中；当PQ上升到R的最上端时，刚好与“⊥”形杆接触，且对杆无压力，设定此时水位为警戒水位。整个装置接触良好且无摩擦，所有连接杆受到的重力和浮力都不计（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。求： （1）电源电压； （2）M的底面积； （3）当电流为0.2A时，水位比警戒水位上升的高度； （4）开关闭合后，水位不断上升过程中，电路中电流表示数的变化范围为0.06～ A。 【解答】解：（1）闭合开关，当PQ恰好位于R最下端时，两个电阻串联，R＝100Ω，此时压敏电阻没有压力，R0＝100Ω， 根据串联电路的特点知电源电压：U＝I（R0+R）＝0.06A×（100Ω+100Ω）＝12V； （2）M重50N、高为4m，浸入的深度为h4m＝1m， M处于漂浮状态，M受到的浮力等于自身的重力，即F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m×S＝G＝50N，解方程可得S＝0.005m2； （3）当电流为0.2A时，电路中的总电阻R'60Ω； 由于高于警戒水位，PQ上升到R的最上端，只有R0接入电路，即R0＝60Ω，由图可知此时压力F＝80N； 说明浮力增大了80N， 根据阿基米德原理知ΔF浮＝ρ水gΔV＝ρ水gΔhS＝80N，即1.0×103kg/m3×10N/kg×Δh×0.005m2＝80N； 解得Δh＝1.6m， 即水位比警戒水位上升的高度1.6m； （4）开关闭合后，水位不断上升过程中，PQ会上升到R的最上端，此时只有压敏电阻R0接入电路，若水位继续上升，虽然PQ杆不会移动，但圆柱体M浸入水中的体积继续增大，当M浸没在水中时，其受到的浮力最大，此时浮力大于重力，则圆柱体M会通过连接杆、硬杆对压敏电阻施加向上的压力，且此时压敏电阻受到的压力最大，其阻值最小，则电路中的电流最大， 当M浸没在水中时，其受到的浮力：F浮max＝ρ水gV排max＝ρ水gShM＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.005m2×4m＝200N， 则压敏电阻受到的最大压力：Fmax＝F浮max﹣G＝200N﹣50N＝150N， 由图乙可知，当Fmax＝150N时压敏电阻的最小阻值：R0min＝25Ω， 则电路中的最大电流：Imax0.48A。 9．实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为24V，定值电阻R0阻值为400Ω，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0.02A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。已知厢体重200N，承重板和滑轮共重100N，忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。 F压/N … 400 600 800 900 1000 … RF/Ω … 800 500 300 200 100 （1）空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小； （2）在5s内将空厢匀速竖直提升2m，求拉力F做功的功率； （3）重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率； （4）若要将该装置的最大载重量调小，下列措施可行的是 。 A.增加电源电压 B.增加线圈匝数 C.增大R0的阻值 D.减小R0的阻值 【解答】解：（1）忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力F的大小：FG总（G厢+G板）（200N+100N）＝150N； （2）绳端移动距离：s＝2h＝2×2m＝4m， 绳拉力F做的功：W＝Fs＝150N×4m＝600J， 绳拉力F的功率：P120W； （3）控制电路的最大电流I＝0.02A时，载重量最大 根据I可得控制电路最小总电阻：R总小1200Ω， 力敏电阻的阻值：RF＝R总小﹣R0＝1200Ω﹣400Ω＝800Ω， 由表格数据可知最大压力为：F压＝800N 则载重：G大＝F压﹣G厢＝800N﹣200N＝600N， 装置的最大机械效率：η100%100%100%100%100%≈67%； （4）将该装置的最大载重量调小，力敏电阻的阻值变大，由于控制电路的最大电流不变，所以可以增大电源电压或增加线圈匝数来增强电磁铁的磁性； 若在电源电压不变的情况下，则根据欧姆定律可知总电阻不变，所以可以减小R0；故ABC正确。 10．图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝Rt来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求： （1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg•℃）； （2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知Rt的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率； （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 【解答】解：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量Q＝cmΔt＝1.0×103J/（kg•℃）×5×10﹣3kg×（200℃﹣20℃）＝900J； （2）Rt的额定电流I额5.5A； 指示灯支路的电流I指＝I﹣I额＝5.55A﹣5.5A＝0.05A； 指示灯支路消耗的功率P指＝UI指＝220V×0.05A＝11W； （3）R3的阻值调为100Ω，加热温度设定为150℃，R2的阻值是30Ω，衔铁向上弹起，停止加热。此时的总电阻R＝R2+R3＝30Ω+100Ω＝130Ω； 当R3的阻值调为80Ω时，由于衔铁被吸下时的电流不变，电源电压也不变，则总电阻不变。 所以此时R′2＝R﹣R′3＝130Ω﹣80Ω＝50Ω； 由图丙可知，温度为200℃； 11．某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，Rt为热敏电阻、Rt阻值与箱内气温关系如下表所示。工作电路电源电压为220V，R0为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，当控制电路电流减小到某值时，衔铁被释放，工作电路处于加热状态。 t/℃ 30 40 50 60 70 Rt/Ω 305 245 200 170 150 （1）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，箱内气温最高可达多少摄氏度？（电磁铁的线圈电阻不计） （2）重新调节变阻器R，同时闭合开关S1、S2，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R0加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg、比热容为1×103J/（kg•℃）。求开关S1、S2闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇M产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计） 【解答】解：（1）闭合开关S1，变阻器和热敏电阻串联接入电路，控制电路电源电压为8V，当控制电路的电流达到0.025A时，此时箱内气温最高，衔铁被电磁铁吸住， 由欧姆定律可得该电路总电阻：R总320Ω， 串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以此时热敏电阻的阻值：Rt＝R总﹣R＝320Ω﹣120Ω＝200Ω， 由表中数据可知此时箱内气温最高可达50℃； （2）由乙图可知箱内空气在t1时间内温度升高了60℃﹣24℃＝36℃， 该时间段内箱内空气吸收的热量：Q1＝cmΔt1＝1×103J/（kg•℃）×2.2kg×36℃＝7.92×104J， 该时间段内工作电路消耗的电能：W19.9×104J， 电热丝R0的电功率：P550W， 则该时间段：t1180s， 由乙图可知t1到t3时间段是一次加热循环，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，衔铁每次被吸住的时长均为300s，即t2﹣t1＝300s， t2到t3时间段箱内空气温度升高了60℃﹣54℃＝6℃， 该时间段内箱内空气吸收的热量：Q2＝cmΔt2＝1×103J/（kg•℃）×2.2kg×6℃＝1.32×104J， 该时间段内工作电路消耗的电能：W21.65×104J， 则该时间段：t3﹣t230s， 也就是说t1到t3时间段耗时300s+30s＝330s， 开关S1、S2闭合20min内，第一次加热耗时180s，此后进入循环加热阶段，20min内循环加热的次数：n3余30s，则最后30s处于待机状态， 则循环加热阶段工作电路消耗的电能：W′＝3W2＝1.65×104J×3＝4.95×104J， 加热过程中，电风扇和电热丝并联接入电路，该过程中电风扇的工作时间等于加热时间，所以电风扇消耗的电能：W″＝PMtM＝20W×（180s+3×30s）＝5400J， 工作电路总共消耗的电能：W＝W1+W′+W″＝9.9×104J+4.95×104J+5400J＝1.539×105J。 12．如图甲为小园同学设计的水箱水量预警装置电路设计图圆柱体水箱底面积S＝0.45米2，高H＝10米，浮球质量为3千克，永久磁铁质量为2千克。干簧管是一种磁敏开关，其工作原理如图乙，当永久磁铁靠近干簧管时，簧片的触点部位会被磁力吸引而吸合；当永久磁铁远离干簧管，磁场减弱后，簧片由于本身的弹性而释放断开。当水箱水面高度高于8米或低于2米时，相应的干簧管簧片触点会一直吸合，电路中对应的预警灯亮，发出预警。 已知电源电压U＝6伏，红灯规格为“6伏1.2瓦”，绿灯规格为“6伏0.6瓦”。 （1）图中滑轮的作用是 。 （2）求完成该实验浮球的最小体积。（g取10N/kg） （3）图丙表示水箱内每秒放水的体积（秒流量）与水位高h的关系。当水箱装满水后，闭合开关的同时从出水口开始放水，到恰好放水完毕，断开开关，整个过程电路消耗的电能。（干簧管电阻忽略不计） 【解答】解：（1）如图是一个定滑轮，定滑轮能改变力的方向，浮体上升是通过永磁体的下降来完成的，所以定滑轮的作用是改变力的方向。 （2）定滑轮是一个等臂杠杆，根据杠杆平衡条件得， （m1g﹣F浮）L1＝m2gL2， 因为L1＝L2， 所以，m1g﹣F浮＝m2g， m1g﹣ρ水gV排＝m2g， m1﹣ρ水V排＝m2， 3kg﹣1.0×103kg/m3×V排＝2kg， 解得，V排＝10﹣3m3， 所以浮球的最小体积是：V＝V排＝10﹣3m3。 （3）水箱的容积即水箱装满水时，水的体积：V水＝V容积＝Sh＝0.45m2×10m＝4.5m3， 水箱高度10m，水箱内10m﹣8m水的体积和2m﹣0m水的体积是相等的，V'水V容积4.5m3＝0.9m3， 由图象知， 水箱内10m﹣8m水流出时平均流量为：V10.0045m3/s 所以，水箱内10m﹣8m水流出时间：t1200s 水箱水位在10m﹣8m红灯报警，电源电压是6V，红灯正常工作，红灯工作200s消耗电能为：W1＝P1t1＝1.2W×200s＝240J 水箱内2m﹣0m水流出时平均流量为：V20.0005m3/s 所以，水箱内2m﹣0m水流出时间：t21800s 水箱水位在2m﹣0m绿灯报警，电源电压是6V，绿灯正常工作，绿灯工作1800s消耗电能为：W2＝P2t2＝0.6W×1800s＝1080J 整个过程电路消耗的电能：W＝W1+W2＝240J+1080J＝1320J 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点10 力电综合问题 考点 三年考情分析 2025考向预测 1、力学与电学知识点的融合 2、功和能在力电综合中的体现：电能与机械能的转化计算，能量守恒在力电综合中的应用 3、结合生活实际的应用 在近三年浙江中考科学试卷中，力电综合问题考查一般为计算题，一般将力电综合知识与复杂的实际情境相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会考查力电综合问题。选择题可能会深化对力电综合概念和原理的考查，如分析复杂系统中多种力与电相互作用下物理量的复杂变化关系，判断不同能量转化过程中的效率变化趋势等；计算题大概率会综合多个力学和电学知识点，如将力电综合计算与电路的动态分析、力学中的物体运动状态变化、能量的综合利用等相结合，考查学生的综合分析和计算能力 。 【体系构建】 【重难诠释】 知识点一、欧姆定律 串并联电路特点 1．内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。公式：I＝ 2．电阻串联时相当于增加了导体的长度，因此总电阻比任何一个串联电阻都大。 电阻并联时相当于增大了导体的横截面积，因此总电阻比任何一个并联电阻都小。 3．串联电路分压：在串联电路中各电阻分得的电压与它们的电阻成正比，表达式：＝； 并联电路分流：在并联电路中各支路分得的电流与它们的电阻成反比，表达式：＝。 4．串、并联电路中电流、电压、电阻的特点： 电 流 电 压 电 阻 分配规律 串联电路 I＝I1＝I2 U＝U1＋U2 R＝R1＋R2 分压：＝ 并联电路 I＝I1＋I2 U＝U1＝U2 ＝＋ 分流：＝ 知识点二、电磁继电器工作原理图 ①实质：利用电磁铁来控制工作电路通断的一种开关。 ②作用：利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路；实验远距离操纵；电力系统保护、生产过程自动化等。 2.电磁继电器分析思路： 3.电磁继电器综合分析 在电磁继电器的综合电学问题中，若题干为了达到某种目的，要采取某种措施，如问到“定值电阻R。的阻值增大还是减小?”“滑动变阻器应左移还是右移?”“电源电压应增大还是减小?”遇到这种问题该如何理性分析? 通常低压控制电路是一个定值电阻R0和一个可变电阻Rx串联（假设电路就两个电阻），根据电路情况，列出欧姆定律公式，再结合题干的已知条件分析变化趋势。 需要明确两点：首先，电流I是不变的（临界电流，到达此电流值衔铁就被吸下或松开）；其次，若问定值电阻R0如何变化，则默认电源电压U不变（除非题干表述电源用久了电压减小）；若问电源电压U如何变化，则默认定值电阻R0不变。 知识点三、电功率公式及简单计算问题 1.电功率计算式 ③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路） ④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn 2.常见考法 ①公式应用： ②纯电阻电路中——“串正并反” 当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。 当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。 串联电路中：（正比） 并联电路中：（反比） 总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。 知识点四、电功率比例计算问题 1.知识要点 ①电功率物理意义：描述电流做功快慢的物理量。 ②公式：←（纯电阻电路） ③比例运算： 串联：P1∶P2=U1∶U2=R1∶R2 并联：P1∶P2=I1∶I2=R2∶R1 2.常见考法 ①电功率公式： a. b.纯电阻电路时，还有 ②电功率比例关系： a.串联：P1∶P2=W1∶W2=U1∶U2=R1∶R2 b.并联：P1∶P2=W1∶W2=I1∶I2=R2∶R1 （建议用时：40分钟） 1．科技小组的同学们利用电磁学知识设计了一个电路，如图甲所示。图甲电路中电源电压保持不变，指示灯的规格均为“12V 16W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示。设指示灯的电阻不变，闪烁规律为正常发光与较暗，电磁铁线圈为45Ω，衔铁的电阻不计。根据所有信息，完成下列问题： （1）求指示灯的电阻； （2）求电源电压； （3）求定值电阻R0的阻值； （4）若指示灯交替闪烁时间和频率与电流大小无关，当转向开关S与触点“4”和“5”接通，在0～0.9s这段时间内，电阻R0上消耗的电能为 J（保留两位小数）； （5）若转向开关S与触点“3”和“4”接通，则下列现象正确的是 。 A.L1与L2一直正常发光 B.电压表示数变小 C.电路中电流增大 D.L1与L2不再闪烁 2．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成。在低水位时，触点C、D位于E的正上方h0处，Q的下表面距池底的高度为h。当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强弱取决于其两端电压大小。电源电压U＝6V，定值电阻R0＝3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。 （1）当E与C、D接触时，电路接通，衔铁吸下与触点 接触（选填“A”或“B”），线圈和R0被 （选填“短路”或“断路”）； （2）在被释放和吸下的过程中，衔铁与A、B的接触时间分别为0.5s和1.5s，不考虑衔铁在AB之间切换的时间。在未解除报警的情况下，求开始报警后1min内电路所消耗的电能； （3）Q为边长10cm的正方体，密度为0.6×103kg/m3，h0＝10cm，h＝22cm，g取10N/kg。不计E、F质量及F与支架间摩擦。求刚开始报警时水面距池底的高度H。 3．为方便接送小明上学，妈妈购置了一辆新电动车，如图所示，其整车质量为50kg，最高速度为40km/h，电动车配置蓄电池的规格为“48V，12AH”，g取10N/kg。 （1）小明妈妈对蓄电池充电时，电能转化为 能；行驶时，电动机提供动力，电动机的原理与 （选填“扬声器”“电磁铁”“动圈式话筒”）的原理相同。 （2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100W，充满电需要5h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少焦？假如蓄电池储存的电能有42%转化为内能而被水吸收，能使多少千克初温为10℃的水沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （3）电动车在行驶中所受的阻力为总重力的，则体重为580N的妈妈以最高速度沿直线匀速骑行时，电动机输出的功率为多少瓦？ 4．新能源汽车具有清洁无污染等优点，加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，能有效缓解能源和环境压力。如图﹣1是某款新能源纯电动汽车，满电状态运行过程中一部分电能转化为机械能，还有一部分电能会用于动能回收，继续给车补充电能。（整车质量为1400kg，100km耗电量为12kW•h） （1）电动汽车的核心部件是电动机，其工作原理是通电导体在 中受力的作用。 （2）在某次运行中，司机和乘客的总质量为300kg，若车轮与地面的总接触面积为0.02m2，该汽车载客时对地面的压强为多少？ （3）汽车保持恒定功率在水平路面上做直线运动，其v﹣t图像如图﹣2所示。若在运动中汽车所受阻力的大小为总重的，则10～35s内牵引力对其做的功为多少？这次运行电能转化为机械能的效率为多少？（结果保留整数） 5．如图所示是我国某公司最新研发的新能源采矿车，当车辆载有矿石下坡时，能量回收系统可将机械能转化为电能，以供再次利用。该车相关参数如表。（g取10N/kg） 整车质量/t 最大载货质量/t 轮胎与地面接触总面积/m2 电动机功率/kW 25 65 1.5 200 （1）电动机的工作原理是 。 （2）某次采矿作业中，该采矿车满载后静止在水平地面上时，对地面的压强有多大？ （3）采矿车满载矿石从竖直高度为30m的坡顶行驶到坡底，车与矿石总重力做功为多少？重力所做的功有50%通过能量回收系统转化成了电能，这些电能可供电动机工作多长时间？ （4）若利用满载矿车下山时回收的能量恰好可使空载矿车回到山顶，则半载的同一辆矿车利用下山回收的能量能使空载矿车回到山顶吗？请分析并写出判断理由。 6．车辆超载是造成公路损坏的主要原因，某兴趣小组设计了超载报警装置，如图甲所示。杠杆OAB绕O点转动，A点处有一个汽车踏板，B点固定的三角形压杆与压敏电阻RF接触，杠杆OAB始终保持水平（踏板、压杆和杠杆的质量忽略不计），OA：AB＝1：5。闭合开关后，当电流表示数I≥20mA时，电路报警。压敏电阻RF的阻值与所受压力变化关系如图乙所示，滑动变阻器R1规格为“150Ω 1A”。 （1）要求踏板上质量刚达到18t时，电路立即报警，求此时RF的阻值及电源电压U的取值范围； （2）根据（1）中情况，对电路进行调试： ①开关闭合前，将滑片P移至最右端，电阻箱R2调到阻值为 Ω； ②将S1断开，S2闭合，调节滑动变阻器滑片P的位置，直至电流表示数为 A； ③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，将 ，调试完毕，即可正常使用； （3）若想降低该装置允许通行的最大质量，可通过以下 方式进行改进。 A.杠杆中的A点向左移 B.杠杆中的B点向左移 C.适当增大电源电压U1 D.滑动变阻器的滑片P向右移 7．如图甲所示，是“智能测控自动灌溉系统”的抽水、蓄水结构示意图，水泵从水源抽水至高位水池，水从出水口流出。如图乙所示，是抽水、蓄水自动控制电路，R为电阻箱，RF为置于池底的压敏电阻（RF阻值随池内水位H变化关系如图丙所示），电源电压U＝18V。通过控制水泵工作可将池内水位保持在一定的范围内；随着水池内水位下降，当电阻箱R两端电压UAB≥10V时，信号触发器闭合开关K，1号水泵启动；随着水池内水位升高，当电阻箱R两端电压UAB≤9V时，信号触发器断开开关K，1号水泵停止工作。当灌溉用水量变大时，仅靠1号水泵抽水无法保持池内水位在一定范围内，此时需要闭合开关S1，启动2号水泵，实现两水泵同时抽水。 （1）关于“智能测控自动灌溉系统”的工作过程，下列说法中错误的是： ； A.水泵抽水至高位的过程，即是克服水的重力做功的过程 B.当R两端电压UAB＝10V时，信号触发器闭合开关K，1号、2号水泵一定同时工作 C.当池内水位升高时，RF会增大，电阻箱R两端电压UAB会随之变小 D.当R两端电压UAB＝9V时，信号触发器断开开关K，池内达到最高水位 （2）如下表为水泵相关参数，当两水泵同时正常工作600s，它们一共可以做功 J。 型号 电压 最大流量 最高扬程 输出功率 管径 1号水泵 220V 3m3/h 82m 2kW 25mm 2号水泵 220V 3m3/h 100m 2.5kW 25mm （3）若调节电阻箱 R＝250Ω，请计算池内水位H的范围。 （4）当灌溉用水量在一定范围内时，如果适当增大控制电路中R的阻值，则水泵停止工作时水池中的最高水位会 （选填“升高”“降低”或“不变”），且池内水位的最高水位与最低水位之差会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 8．在物理项目化学习活动中，某科技小组设计了水位自动监测装置，可以通过电流大小确定水位高度，其原理如图甲所示。电源电压恒定，电阻丝R电阻为100Ω，R0是压敏电阻，其阻值与所受压力大小关系如图乙所示，R0下方固定一个绝缘“⊥”形硬杆。轻质金属滑杆PQ可以在金属棒EF上自由滑动，PQ下方通过绝缘杆与圆柱体M固定在一起，M重为50N、高为4m。当水位上升时，PQ随M向上移动。闭合开关，当PQ恰好位于R最下端时，电流表示数为0.06A，M有四分之一体积浸在水中；当PQ上升到R的最上端时，刚好与“⊥”形杆接触，且对杆无压力，设定此时水位为警戒水位。整个装置接触良好且无摩擦，所有连接杆受到的重力和浮力都不计（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。求： （1）电源电压； （2）M的底面积； （3）当电流为0.2A时，水位比警戒水位上升的高度； （4）开关闭合后，水位不断上升过程中，电路中电流表示数的变化范围为0.06～ A。 9．实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为24V，定值电阻R0阻值为400Ω，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示。当控制电路的电流大于0.02A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。已知厢体重200N，承重板和滑轮共重100N，忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。 F压/N … 400 600 800 900 1000 … RF/Ω … 800 500 300 200 100 （1）空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小； （2）在5s内将空厢匀速竖直提升2m，求拉力F做功的功率； （3）重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率； （4）若要将该装置的最大载重量调小，下列措施可行的是 。 A.增加电源电压 B.增加线圈匝数 C.增大R0的阻值 D.减小R0的阻值 10．图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝Rt来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求： （1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg•℃）； （2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知Rt的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率； （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 11．某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，Rt为热敏电阻、Rt阻值与箱内气温关系如下表所示。工作电路电源电压为220V，R0为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，当控制电路电流减小到某值时，衔铁被释放，工作电路处于加热状态。 t/℃ 30 40 50 60 70 Rt/Ω 305 245 200 170 150 （1）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，箱内气温最高可达多少摄氏度？（电磁铁的线圈电阻不计） （2）重新调节变阻器R，同时闭合开关S1、S2，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R0加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg、比热容为1×103J/（kg•℃）。求开关S1、S2闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇M产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计） 12．如图甲为小园同学设计的水箱水量预警装置电路设计图圆柱体水箱底面积S＝0.45米2，高H＝10米，浮球质量为3千克，永久磁铁质量为2千克。干簧管是一种磁敏开关，其工作原理如图乙，当永久磁铁靠近干簧管时，簧片的触点部位会被磁力吸引而吸合；当永久磁铁远离干簧管，磁场减弱后，簧片由于本身的弹性而释放断开。当水箱水面高度高于8米或低于2米时，相应的干簧管簧片触点会一直吸合，电路中对应的预警灯亮，发出预警。 已知电源电压U＝6伏，红灯规格为“6伏1.2瓦”，绿灯规格为“6伏0.6瓦”。 （1）图中滑轮的作用是 。 （2）求完成该实验浮球的最小体积。（g取10N/kg） （3）图丙表示水箱内每秒放水的体积（秒流量）与水位高h的关系。当水箱装满水后，闭合开关的同时从出水口开始放水，到恰好放水完毕，断开开关，整个过程电路消耗的电能。（干簧管电阻忽略不计） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$