6.电学在生活中实际应用压轴大题-2025年中考科学三轮复习精练突破（浙江专用）

电学在生活中实际应用压轴大题 1、电子体温计正逐渐取代水银体温计。甲同学制作了一种简易电子体温计，其电路如图1所示。其中定值电阻欧，为热敏电阻，其阻值与温度的变化关系如图2所示。 （1）图1电路中，电源电压恒为6伏，当两端电压伏时，报警装置开始报警（报警装置是否报警都不会对电路造成影响）。求： ①使用该电子体温计测量体温，当体温达到 ℃时，会开始报警。 ②此时定值电阻消耗的电功率是多少？ （2）乙同学将0~0.6安的电流表（如图3）串联在该电路中，希望能用电流表上的刻度线来指示36~40℃的温度，即直接从电流表上读出温度值。请通过计算分析这个方案是否可行。 2、学习小组开展“水位自动报警器”的设计与制作活动，希望在水位上升至设定位置时能产生报警信号；提供材料：导线、电源3V、小灯泡（2.5V 0.5A）、滑动变阻器（20Ω 0.6A）、电流表（0~0.6A）等；小组设计的产品评价表如下： 评价指标 优秀 良好 待改进 指标一 能报警，电路简洁 能报警，电路复杂 无法实现报警 指标二 通过声音和光线同时报警 通过声音或光线报警 不能通过声音或光线报警 小组成员设计了电路与浮沉装置，其中浮沉装置总质量50g，自下而上包括的立方体泡沫、10cm高的塑料连杆、薄铜片（厚度忽略不计）；整个装置简图如图所示，各部分连接良好。当水位上升，铜片与电路中的触点接触，电路接通；求： （1）电路接通，小灯泡正常工作时，滑动变阻器的功率； （2）电路未接通，浮沉装置在水中静止时，立方体泡沫浸入水中的深度； （3）在设计制作过程中，若当水位刚达到12cm时能实现水位自动报警功能，触点开关距离容器底的理论高度为 ； （4）评价产品：结合评价表，对产品测试时，其“指标一”为优秀，“指标二”为良好；请提出一种改进方法使“指标二”达到优秀。（可采用文字或电路图说明） 3、某项目化小组为了研究蹦床运动员的训练情况，设计了一种测定蹦床所受压力的装置，其原理如图甲所示。已知电源电压为3V且保持不变，定值电阻，压敏电阻的阻值R随压力F的变化而变化，如图乙所示。已知小温从距离蹦床越高处下落则对蹦床的压力越大，小温从某一高度下落后得到电路中电压表的示数与电流表的示数之间的关系如图丙中线段ab所示。 （1）当小温还在空中时，由于受到蹦床自重的影响，压敏电阻所受压力为200牛，求此时电路总电功率； （2）小温从这一高度跳下后，在与蹦床接触的过程中，电流表的示数达到最大值时，压敏电阻受到的压力为多大？ （3）若小温从距离蹦床更高的位置跳下，则b点的位置将会移动至B点，请在图丙中用黑点标出B点可能的位置。 4、图甲是新型密度计的设计图，R为定值电阻，Rf为压敏电阻，物体A与Rf通过细线连接，其阻值变化与拉力F的关系如图乙。已知：U=12V，定值电阻 R=50Ω，VA=1000cm3，A=1.03g/cm3， 水=1.0g/cm3. （1）A物体浸没在水中时所受的浮力； （2）小金将电压表改装成密度计，通过计算说明，水的密度“1g/cm3，应标注在电压表哪一示数值？ （3）某液体的密度为1.1g/cm3，能否用该密度计测量，并说明理由。 5、旋翼无人机由于其机动性和灵活性强，广泛应用在航拍领域、交通管理等方面．如图甲所示为某品牌四旋翼无人机，它采用4个电动机带动旋翼（螺旋桨）转动，对下方空气施力的同时获得升力，该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能。下表所示为该无人机的部分参数。 整机质量 2kg 电池额定电压 15V 悬停时每个电动机功率 最大上升速度 电池容量 电动机的转换效率 （1）某次飞行消耗了电池总容量的，若无人机输出的机械能为改由航空燃油来提供不计能量损失，计算需要完全燃烧燃油的质量？（已知航空燃油的热值为4.86×107J/kg） （2）该无人机执行某航拍任务时，需要从地面飞到高空处，然后悬停观测（整个过程4个电动机同时工作），若以最大速度匀速直线上升，且达到时立即静止（悬停）。若无人机悬停观测，无人机上升过程中所受的阻力为，计算从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能为多少？ （3）无人机利用测距传感器来判断离地高度，若某测距传感器的阻值与离地高度h的关系如图乙所示，如图丙所示的检测电路采用了“稳流电源”（电源输出的电流恒定），要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在 位置，该高度表示数刻度 （均匀/不均匀）。 6、随着人们生活观念的改变，在家门口选一处风景优美的场地进行露营，成为一种新时尚。夜幕降临，小敏开启悬挂在天幕四周的氛围灯进行照明，并在空地上支起幕布，利用投影仪播放露天电影（如图所示）。 （1）该氛围灯采用3节1.5伏干电池供电，由50个小彩灯串联而成，每个小彩灯的额定功率为0.06瓦。当小彩灯正常工作时电流为 安（保留2位小数）；若该氛围灯正常工作4小时，则消耗的电能为 焦； （2）为增加投影仪灯泡的使用寿命，在其发光时须用风扇给它降温。小敏想设计该电路，要求带动风扇的电动机先启动后，灯泡才可以发光；电动机未启动，灯泡不可以发光。下列图中符合设计要求的是 ； A． B． C． D． （3）某品牌投影仪的规格如下表所示。若该投影仪的电池剩下20%的电量时必须充电，试计算此投影仪充满电可连续工作的时间。 电池容量 3600毫安时 整机总功率 8瓦 输出电压 5伏 7、为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类机器人。它捡起垃圾时，会快速从垃圾上取出标准规格的样品，通过机械手上的探针检测样品的电阻大小来识别垃圾的类别，并投入相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考值如下表。 样品电阻值/Ω 垃圾类别 小于10 金属 10—30 餐厨 大于30 其他 （1）机器人从某块垃圾上取样检测时，检测电路电压表读数为1伏，检测时间为0.1秒。通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。 （2）该次检测电阻过程中，检测电路消耗的电能为多少？ （3）机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后再水平移动3米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至少对垃圾做了多少功？ 8、科学实践小组对直饮水机的内部结构进行研究，其热水箱内的电路简图如图甲。研究过程中，他们发现：由于长期加热，加热电阻外的绝缘层容易老化破损，从而导致漏电，供水时，水流就会像导线般将220伏的电压加在热水箱、人体与大地之间，形成通路，如图乙。 同学们在老师的指导下，计划在出水口和水箱之间安装一个“水阻法”防电器，其结构如图丙所示，内部细长的水流相当于一个大电阻。 （1）查看饮水机参数，可知加热电阻丝的阻值为55欧，正常工作10秒，可产生多少焦的内能？ （2）“水阻法”防电器主要是通过 ，从而增加电阻，使通过人体的电流变小。 （3）为更好地设计“水阻法”防电器，他们用图丁所示电路探究影响“水电阻”大小的因素。电源电压为36伏，R0为滑动变阻器，Rx为粗细均匀的玻璃管，内部装满水，可模拟不同规格的防电器，左右两端均为导电活塞（导电活塞电阻忽略不计），左端可以自由移动，改变玻璃管中水柱长度L，并可换用不同横截面积S的玻璃管再次实验。测得实验数据如下表。 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水柱长度L/厘米 5 10 20 5 10 20 5 10 20 横截面积S/厘米2 1 1 1 1.5 1.5 1.5 2 2 2 电阻 R/×103欧 6 12 24 4 8 16 3 6 12 ①根据实验数据可知，小明实验时所选择的灵敏电流计的量程是 。 A． 20毫安 B． 10毫安 C． 1毫安 ②小明要设计一个横截面积为0.5 厘米²的防电器，若人体电阻为1945Ω，为保障通过人体的电流不超过10毫安，防电器内的水柱长度应不小于多少厘米？（结果保留一位小数） 9、如图为某项目化学习小组设计的一款“水位自动监测仪”示意图。工作原理是：闭合开关S，当容器内水位发生变化时，圆柱形浮筒的位置就会随水位变化，再通过固定在浮筒上方的轻质金属硬杆移动，使电路中电流表或电压表的示数变化，从而反映水位的变化。 （1）当容器中的水位上升时，该“水位自动监测仪”中电流表示数 。（选填“变大”、“变小”或“不变”） （2）已知该“水位自动监测仪”中电源电压恒定伏，定值电阻欧，均匀电阻丝AB为长度20厘米的，其阻值欧，电压表量程0~15伏。滑片和与电阻丝接触良好，随金属杆一起移动、位置固定。浮筒高度厘米、密度。（滑片与电阻丝之间摩擦、金属杆和电压表质量忽略不计） ①为了避免容器内水位过高导致滑片超出电阻丝A端，小组同学决定将容器改造为溢水杯，即在容器侧壁某一高度位置开一个溢水口，则溢水口应离容器底部高度为 厘米。 ②为了提高电表示数变化反映水位变化的精确度（即升高相同水位时电表示数的变化量增大），小组同学设想用另一根长度也为-20厘米的电阻丝CD替换金属丝AB。若更换电阻丝后电表示数变化精确度是更换前的2倍，求金属丝CD的阻值，并在答题卷的图乙中画出更换电阻丝CD之后电压表示数随容器内水位高度h的变化图像。 10、科学小组的同学设计了一款“重力灯”。图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，稳压设备能将电能储存，并输出3.6V稳定的电压给其他电器。当挂上一个质量为25kg的重物时 （1）图甲虚线框内装置的工作原理是 ___________； （2）整个装置的能量转换率为20%，在重物竖直下落2.4m的过程中产生的电能，可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光多长时间？ （3）取下灯泡，将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线柱进行实验。R0为标有“5Ω 0.3A“的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”，电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路中的阻值变化范围。 11、如图是小科同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，原理如图所示，小筒底面积为10cm2，高20cm，大筒底面积为60cm2，装有适量水。P为金属滑片固定在托盘下面（滑片质量和滑片受到的摩擦力均忽略不计），并随托盘一起可自由滑动，定值电阻R0=6欧，AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10欧，电源电压为6V，电流表量程0~0.6A。当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm 深（称量过程中大桶水未溢出）。求： （1）托盘和小筒的总质量； （2）若要保证电路安全，则滑片P距A端的最大距离是多少？此时液面上升的高度为多少？ （3）在保证电路安全的前提下，则浮力秤的最大称量为多少g？ 12、用天平测质量操作较为繁琐，因此某项目化学习小组提出制作一个简易电子秤。 【产品设计】 学习小组设计了电子秤的结构图，用电压表来显示物体质量的大小，如图甲所示，其中U0=6V，R0=15Ω，电压表选用0~3V，AB是一段阻值为15Ω，长度为15cm的均匀电阻丝。弹簧上端固定在铁架台上，下端挂托盘且与滑片Р相连，滑片P能随弹簧一起上下移动，弹簧伸长盘工与拉力F的关系如图乙所示。 【功能调试】 （1）调零：闭合开关S后，发现托盘不放物体电压表也有示数。为了调零，需要进行的操作为 。 （2）标刻度： ①计算电压表示数为3V时对应的物体质量（请写出计算过程）； ②根据刻度均匀性在表盘上标注其他刻度所对应的质量值。 【产品优化】 （3）如果需要测量更精确的数值，可通过一系列的措施将该电子秤优化。请同学们参考下列的评价量表，提出电子秤精确度的改进措施 。（提示：改进指施用文字或作图说明均可） 评价量表 1分（合格） 2分（良好） 3分（优秀） 能初步提出改进思路 能定性提高精确度 能定量将精确度提高2倍 13、某水果自动筛选装置(如图所示)，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除。其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化。AB间的电压也随之发生改变，当UAB<3V时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12V，R0=20，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图所示。求： (1)当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？ (2)该装置能够剔除质量小于多少千克的水果?(g取10N/kg) (3)不同种类的水果筛选的质量标准是不同的。请你提出对电路进行改进的一种方法，使该装置能够方便筛选不同水果。 14、某科技小组设计了一个监测水位的装置。其原理如图甲，电路中电源电压保持不变，为定值电阻，与R组成滑动变阻器（最大阻值），浮子可带动金属滑杆在竖直方向上下移动。当水位上升时，浮子和金属滑杆一起向上滑动，当电压表的示数达到某一数值时提醒监测员水位达到警戒值。R接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙，电路工作时电压表与电流表示数变化关系如图丙。求： （1）R0的阻值； （2）当电流表示数为时，则电压表示数为多少？ （3）当电压表的示数为时，报警装置发出警报，则警戒水位为多少米？此时电路消耗的电功率是多少？ 15、为方便快捷地确定架设在两地之间的输电线短路位置，某兴趣小组用“建模”思想模拟真实情景进行研究：如图甲，用单位长度（1m）的阻值为r的两条电阻丝A、B 模拟输电线（电阻丝足够长），用连在电阻丝AB 间的导线模拟输电线短路；再用电压恒为U0的一个电源、阻值为 R0的一个定值电阻和一个电压表用导线连接起来，并装入一个盒内后再引出两根导线到盒外，制成如图乙所示的检测盒。检测时，将盒外的两根导线分别与模拟输电线右端的两接线柱相连而构成检测电路。通过读取盒内电压表的示数U，经过计算可得到短路处到检测处的距离L。 （1）在图乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图；（只要求画出一种） （2）根据你设计的检测电路，推导出 L与U的关系式； （3）若r=0.5Ω，U0=6V，R0=10Ω，电压表量程0~3 V，如果测量时电压表示数达到所用量程的三分之一及以上可以减少误差。为了减小误差，你所设计的检测电路最多能检测多长的距离？ 16、小明制作了一个“水位仪”，其简化结构如图甲所示，一根轻质绝缘细杆上端与滑片P固定，下端与边长为10厘米的正方体木块相连，木块放在高足够的圆柱形容器内。未注水时，滑片P刚好在滑动变阻器R1的最下端a处；闭合开关S，向容器中注水，滑片P随木块上浮在R1上滑动。已知电源电压U恒定不变，R2为定值电阻。滑动变阻器R1中的bc段短路，其余正常部分的电阻与自身长度成正比；定值电阻R2的电功率P2，电压表示数U1与水深H的关系如图乙和丙所示。 （1）小明在计算电源电压U的大小时，已经分析如下，请帮他完成。 （2）小明发现滑动变阻器R1上只有“0.8A”的字样，无法看出最大阻值。电流表量程选用0~0.6安，电压表量程选用0~3伏。则在电路安全的范围内，水位最深为多少?写出计算过程。 （3）根据已知的条件，请帮小明再提出一个求解的问题，并进行求解。 17、如图甲是某项目化小组模拟自动灌注的模型示意图。该装置可分为灌注装置和运输装置两部分。通过运输装置中的传送带将空杯运输到灌注台。灌注装置在控制电路的控制下，使线圈1定时吸引衔铁将工作电路接通，喷头向杯中注入液体。灌注台下方通过杠杆压在力敏电阻上，的阻值随压力F的变化情况如图乙所示。当通过线圈2的电流大于0.2A时，电动机内部开关闭合，传送带将带动装着果汁的杯运动至接收台。 （1）当果汁灌入杯中时，通过线圈2的电流将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）运输装置中，杠杆可绕O点转动，已知，电源电压，线圈电阻不计，空杯、传送带、灌注台和杠杆对的压力均忽略不计。若的阻值为2Ω，求该情况下每杯至少可灌注多少克的果汁。 （3）为使喷头可以间断性喷射，控制电路的电源电压呈图丙周期性变化，当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，喷头喷射液体，已知喷头每秒喷出液体质量为100g。若每次灌注120g液体，为使灌果汁的过程可连续且稳定地进行，则应调节的阻值为多少欧？（忽略线圈1电阻） 18、某兴趣小组设计了图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格均为“”，为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。（指示灯电阻可视作定值） （1）若让左转、右转指示灯同时工作（即双跳灯开启），转向开关应与触点_________接通； （2）指示灯的电阻大小为多少欧？ （3）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。求： ①定值电阻的阻值多少？ ②右转指示灯闪烁交替工作15秒，整个电路消耗的电能多少焦？ 19、2022年5月，天舟四号货运飞船与空间站核心舱顺利对接。小宇通过查阅资料了解到，科技人员通常要检验飞船舱体的气密性。他设计了如图甲所示的检测电路，电源电压保持不变，R0为100Ω的定值电阻，R为力敏电阻，其阻值随环境气压的变化规律如图乙所示，将R置于舱体中，舱体置于真空室中，舱体不漏气时，电压表示数为200V，舱体内气压为1.0×105帕。请计算： （1）舱体不漏气时，通过R的电流是多少？工作10分钟，电路消耗的总电能是多少？ （2）若电压表示数为176伏时，此时舱内的气压值是多少？ 20、为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱高为1m，容积为。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小，部分数据如表，控制电路的电源电压，定值电阻为保护电阻，当控制电路的电流时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开泵停止给储水箱抽水。(取) 压力 180 185 190 195 200 压敏电阻 18 17 16 14 12 （1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是多少？ （2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为多少？ （3）为了更加安全的工作，小华通过反复试验，只调整R0的大小，使水面离顶部还有0.05m时，水泵停止给水箱抽水，求此时R0的功率。 21、如图1所示为升降机电路的部分原理图。电源电压恒定不变，R0是定值电阻，电压表量程为0~15V，压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图2所示，闭合开关S后，电动机启动，当压敏电阻受到的压力是2000N时，电路中的电流是I1，压敏电阻的功率为P1；当压敏电阻受到的压力是3000N时，电路中的电流是I2，压敏电阻的功率为P2，此时电路的总功率为3.6W；已知P1：P2=48：50.求： （1）当电路电流为I2时，通电100s，电路消耗多少焦耳的电能； （2）电流之比I1：I2； （3）保证电路安全的前提条件下，压敏电阻可受到的最大压力是多少N。 22、某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量），闭合开关，将重物从样品正上方处静止释放，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示，定值电阻，重物下落时空气阻力忽略不计，已知。求： （1）0~t1时间内，压力传感器的电阻； （2）t1~t3时间内，样品受到的最大撞击力； （3）撞击后重物静止在样品上，定值电阻R0的功率； （4）重物从静止释放到撞击样品的过程中，重力做功。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 电学在生活中实际应用压轴大题 1、电子体温计正逐渐取代水银体温计。甲同学制作了一种简易电子体温计，其电路如图1所示。其中定值电阻欧，为热敏电阻，其阻值与温度的变化关系如图2所示。 （1）图1电路中，电源电压恒为6伏，当两端电压伏时，报警装置开始报警（报警装置是否报警都不会对电路造成影响）。求： ①使用该电子体温计测量体温，当体温达到 ℃时，会开始报警。 ②此时定值电阻消耗的电功率是多少？ （2）乙同学将0~0.6安的电流表（如图3）串联在该电路中，希望能用电流表上的刻度线来指示36~40℃的温度，即直接从电流表上读出温度值。请通过计算分析这个方案是否可行。 【答案】（1）① 38 ②. 0.02W （2）该方案不可行 【解析】（1）当两端电压 时，报警装置开始报警，，故开始报警时的电流为电源电压恒为6 V，两端电压为4 V，则两端电压为2 V，串联电路电流处处相等，故电阻为由图2可知，当时，体温为38℃。已知开始报警时，两端电压为4V，，故此时定值电阻消耗的电功率为 （2）由图2可得，36℃时，；40℃时，，故电流分别为 电流最大变化量为 温度在36℃~40℃的变化过程中，电流最大变化量0.003A小于电流表的最小刻度0.02A，所以该方案不可行。 2、学习小组开展“水位自动报警器”的设计与制作活动，希望在水位上升至设定位置时能产生报警信号；提供材料：导线、电源3V、小灯泡（2.5V 0.5A）、滑动变阻器（20Ω 0.6A）、电流表（0~0.6A）等；小组设计的产品评价表如下： 评价指标 优秀 良好 待改进 指标一 能报警，电路简洁 能报警，电路复杂 无法实现报警 指标二 通过声音和光线同时报警 通过声音或光线报警 不能通过声音或光线报警 小组成员设计了电路与浮沉装置，其中浮沉装置总质量50g，自下而上包括的立方体泡沫、10cm高的塑料连杆、薄铜片（厚度忽略不计）；整个装置简图如图所示，各部分连接良好。当水位上升，铜片与电路中的触点接触，电路接通；求： （1）电路接通，小灯泡正常工作时，滑动变阻器的功率； （2）电路未接通，浮沉装置在水中静止时，立方体泡沫浸入水中的深度； （3）在设计制作过程中，若当水位刚达到12cm时能实现水位自动报警功能，触点开关距离容器底的理论高度为 ； （4）评价产品：结合评价表，对产品测试时，其“指标一”为优秀，“指标二”为良好；请提出一种改进方法使“指标二”达到优秀。（可采用文字或电路图说明） 【答案】（1）0.25W （2）2cm （3）25cm （4）小灯泡串联或并联一个电铃 【解析】（1）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，小灯泡正常工作时，灯泡两端电压为2.5V，由题意可知，通过小灯泡的电流为0.5A，则通过滑动变阻器的电流为0.5A，电源电压为3V，所以滑动变阻器的功率 （2）浮沉装置总质量50g，则浮沉装置的重力由图可知，立方体泡沫漂浮时，由阿基米德原理可知立方体泡沫的体积为125cm3，则立方体泡沫的边长为5cm，则立方体泡沫浸入水中的深度 （3）当水位刚达到12cm时能实现水位自动报警功能，塑料连杆的高为10cm，立方体泡沫的边长为5cm，立方体泡沫浸入水中的深度为2cm，则触点开关距离容器底的理论高度 l=12cm+10cm+5cm-2cm=25cm （4）由于指标二中能通过声音和光线同时报警，所以电路中既能发光又能发声，故将小灯泡串联或并联一个电铃，电路中通电后，电路中既能发光又能发声，达到“指标二”优秀。 3、某项目化小组为了研究蹦床运动员的训练情况，设计了一种测定蹦床所受压力的装置，其原理如图甲所示。已知电源电压为3V且保持不变，定值电阻，压敏电阻的阻值R随压力F的变化而变化，如图乙所示。已知小温从距离蹦床越高处下落则对蹦床的压力越大，小温从某一高度下落后得到电路中电压表的示数与电流表的示数之间的关系如图丙中线段ab所示。 （1）当小温还在空中时，由于受到蹦床自重的影响，压敏电阻所受压力为200牛，求此时电路总电功率； （2）小温从这一高度跳下后，在与蹦床接触的过程中，电流表的示数达到最大值时，压敏电阻受到的压力为多大？ （3）若小温从距离蹦床更高的位置跳下，则b点的位置将会移动至B点，请在图丙中用黑点标出B点可能的位置。 【答案】（1）0.18W （2）800N （3） 【解析】（1）由乙图可知，压敏电阻所受压力为200N时，R的阻值为40Ω，定值电阻，则此时电路总电功率 （2）由图丙可知，电路中最大电流为0.15A，则此时电路中总阻值 则压敏电阻的阻值，由图乙可知，压敏电阻受到的压力为800N。 （3）若小温从距离蹦床更高的位置跳下，压敏电阻受到的压力大于800N，则压敏电阻的阻值小于10Ω，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，大于0.15A；由于压敏电阻的阻值最小为5Ω时，则电路中最大电流 所以小温从距离蹦床更高的位置跳下，则b点的位置将会移动至B点，B点对应的电流大于0.15A，小于0.2A，如下图所示：。 4、图甲是新型密度计的设计图，R为定值电阻，Rf为压敏电阻，物体A与Rf通过细线连接，其阻值变化与拉力F的关系如图乙。已知：U=12V，定值电阻 R=50Ω，VA=1000cm3，A=1.03g/cm3， 水=1.0g/cm3. （1）A物体浸没在水中时所受的浮力； （2）小金将电压表改装成密度计，通过计算说明，水的密度“1g/cm3，应标注在电压表哪一示数值？ （3）某液体的密度为1.1g/cm3，能否用该密度计测量，并说明理由。 【答案】（1）10N （2）2.4V （3）见解析 【解析】（1）A物体浸没在水中时所受的浮力 （2）A的重力压敏电阻受到的拉力由图乙可知力敏电阻接入电路的阻值为200Ω，闭合开关，两电阻串联接入电路， 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流 此时的电压表示数 （3）某液体的密度为1.1g/cm3，液体密度大于物体密度，物体处于漂浮状态，电压表的示数不会随液体密度的改变而改变。 5、旋翼无人机由于其机动性和灵活性强，广泛应用在航拍领域、交通管理等方面．如图甲所示为某品牌四旋翼无人机，它采用4个电动机带动旋翼（螺旋桨）转动，对下方空气施力的同时获得升力，该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能。下表所示为该无人机的部分参数。 整机质量 2kg 电池额定电压 15V 悬停时每个电动机功率 最大上升速度 电池容量 电动机的转换效率 （1）某次飞行消耗了电池总容量的，若无人机输出的机械能为改由航空燃油来提供不计能量损失，计算需要完全燃烧燃油的质量？（已知航空燃油的热值为4.86×107J/kg） （2）该无人机执行某航拍任务时，需要从地面飞到高空处，然后悬停观测（整个过程4个电动机同时工作），若以最大速度匀速直线上升，且达到时立即静止（悬停）。若无人机悬停观测，无人机上升过程中所受的阻力为，计算从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能为多少？ （3）无人机利用测距传感器来判断离地高度，若某测距传感器的阻值与离地高度h的关系如图乙所示，如图丙所示的检测电路采用了“稳流电源”（电源输出的电流恒定），要使高度表（实质是电流表或电压表）的示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在 位置，该高度表示数刻度 （均匀/不均匀）。 【答案】（1） （2）1.22×105J （3） 3 均匀 【解析】（1）无人机消耗的电能为E电=0.2×15V×5A×3600s=5.4×104J 输出的机械能为E机=ηE电=0.9×5.4×104J=4.86×104J 不计能量损失Q放=E机=4.86×104J 需要完全燃烧燃油的质量为 （2）无人机匀速上升阶段F升=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N 上升过程中升力做功W=F升s=30N×60m=1.8×103J 电动机消耗的电能 悬停阶段，电动机消耗的电能E2=P总t=4×50W×10×60s=1.2×105J 无人机从起飞到悬停结束，电动机消耗的电能E=E1+E2=2×103J+1.2×105J=1.22×105J （3）由图乙可知，R1的阻值随高度的增加而变大，根据串联电路分压规律，所以R1两端的电压变大，所以高度表应安装在图丙中“3”位置；如果是电流表，则只能安装在“2”的位置，电流表的示数会减小，不符合题意。根据图乙可知，函数图像为R1=kh+b，则U1=IR1=I（kh+b），由于稳流电源电流大小不变，h变大，则U1变大，由于U1与h之间是一次函数的关系，所以高度表示数刻度均匀。 6、随着人们生活观念的改变，在家门口选一处风景优美的场地进行露营，成为一种新时尚。夜幕降临，小敏开启悬挂在天幕四周的氛围灯进行照明，并在空地上支起幕布，利用投影仪播放露天电影（如图所示）。 （1）该氛围灯采用3节1.5伏干电池供电，由50个小彩灯串联而成，每个小彩灯的额定功率为0.06瓦。当小彩灯正常工作时电流为 安（保留2位小数）；若该氛围灯正常工作4小时，则消耗的电能为 焦； （2）为增加投影仪灯泡的使用寿命，在其发光时须用风扇给它降温。小敏想设计该电路，要求带动风扇的电动机先启动后，灯泡才可以发光；电动机未启动，灯泡不可以发光。下列图中符合设计要求的是 ； A． B． C． D． （3）某品牌投影仪的规格如下表所示。若该投影仪的电池剩下20%的电量时必须充电，试计算此投影仪充满电可连续工作的时间。 电池容量 3600毫安时 整机总功率 8瓦 输出电压 5伏 【答案】（1） 0.67 （2） D （3） 【解析】（1）电源为3节干电池组成，当小彩灯正常工作时电流为 若该氛围灯正常工作4小时，则消耗的电能为 （2）A．灯与风扇串联，同时工作，同时停止，故A不符合题意； B．灯与电动机并联，仅干路有一个开关，同时工作，同时停止，故B不符合题意； C．灯与电动机并联，S为干路开关，S1与电动机串联，S闭合，灯亮，再闭合S1，电动机工作，仅闭合S1，都不工作，故C不符合题意； D．灯与电动机并联，S为干路开关，S1与灯串联，S闭合，电动机工作，再闭合S1，灯工作，仅闭合S1，都不工作，即电动机未启动，灯泡不可以发光。故D符合题意。故选D。 （3）电池的容量为若该投影仪的电池剩下20%的电量时必须充电，此投影仪充满电可连续工作的时间为 。 7、为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类机器人。它捡起垃圾时，会快速从垃圾上取出标准规格的样品，通过机械手上的探针检测样品的电阻大小来识别垃圾的类别，并投入相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考值如下表。 样品电阻值/Ω 垃圾类别 小于10 金属 10—30 餐厨 大于30 其他 （1）机器人从某块垃圾上取样检测时，检测电路电压表读数为1伏，检测时间为0.1秒。通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。 （2）该次检测电阻过程中，检测电路消耗的电能为多少？ （3）机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后再水平移动3米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至少对垃圾做了多少功？ 【答案】（1）金属类垃圾桶；（2）0. 015J；（3）0.7J 【解析】（1）因为串联电路电流处处相等，所以电路总电阻 垃圾电阻为R垃圾=R总- R=15Ω- 10Ω=5Ω查表可知，该垃圾属于金属垃圾，故应放于金属类垃圾桶内。 （2）该次检测电阻过程中，检测电路消耗的电能为W=UIt=1.5V×0.1A×0. 1s=0.015J （3）机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后所做的功为W=Fs=Gh=1N×0.7m=0.7J水平移动3米的过程中，力的方向是竖直向上的，移动的距离在水平方向上，所以机器人不做功，故所做的总功为W'=0.7J。 答：（1）应投入金属类垃圾桶； （2）检测电路消耗的电能为0. 015J； （3）机器人至少对垃圾做了0.7J的功。 8、科学实践小组对直饮水机的内部结构进行研究，其热水箱内的电路简图如图甲。研究过程中，他们发现：由于长期加热，加热电阻外的绝缘层容易老化破损，从而导致漏电，供水时，水流就会像导线般将220伏的电压加在热水箱、人体与大地之间，形成通路，如图乙。 同学们在老师的指导下，计划在出水口和水箱之间安装一个“水阻法”防电器，其结构如图丙所示，内部细长的水流相当于一个大电阻。 （1）查看饮水机参数，可知加热电阻丝的阻值为55欧，正常工作10秒，可产生多少焦的内能？ （2）“水阻法”防电器主要是通过 ，从而增加电阻，使通过人体的电流变小。 （3）为更好地设计“水阻法”防电器，他们用图丁所示电路探究影响“水电阻”大小的因素。电源电压为36伏，R0为滑动变阻器，Rx为粗细均匀的玻璃管，内部装满水，可模拟不同规格的防电器，左右两端均为导电活塞（导电活塞电阻忽略不计），左端可以自由移动，改变玻璃管中水柱长度L，并可换用不同横截面积S的玻璃管再次实验。测得实验数据如下表。 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水柱长度L/厘米 5 10 20 5 10 20 5 10 20 横截面积S/厘米2 1 1 1 1.5 1.5 1.5 2 2 2 电阻 R/×103欧 6 12 24 4 8 16 3 6 12 ①根据实验数据可知，小明实验时所选择的灵敏电流计的量程是 。 A． 20毫安 B． 10毫安 C． 1毫安 ②小明要设计一个横截面积为0.5 厘米²的防电器，若人体电阻为1945Ω，为保障通过人体的电流不超过10毫安，防电器内的水柱长度应不小于多少厘米？（结果保留一位小数） 【答案】（1）8.8×103J （2）增大导体长度，减小导体横截面积 （3）①. A ②. 8.3cm 【解析】（1）正常工作10s产生的内能为 （2）螺旋状管道狭长，即横截面积小，中间的水流长度大，是通过增大导体长度、减小导体横截面积的方法增加水流的电阻。 （3） ①电路中电阻最小时，电流最大，为 灵敏电流计量程要大于12mA，故A符合题意，BC不符合题意。故选A。 ②电路中，电热丝、防电器、人体串联。最大电流为10mA=0.01A时，人体与电热丝两端总电压为U2=IR2=0.01A×（55Ω+1945Ω）=20V 防电器分担的电压为U1=U总-U2=220V-20V=200V 防电器的电阻为 读实验数据记录表可知，在其他条件都相同时，水柱电阻与水柱横截面积成反比，1cm2长5cm的水柱电阻为6×103欧，则0.5cm2长5cm的水柱电阻为12×103欧，有得L=8.3cm。 9、如图为某项目化学习小组设计的一款“水位自动监测仪”示意图。工作原理是：闭合开关S，当容器内水位发生变化时，圆柱形浮筒的位置就会随水位变化，再通过固定在浮筒上方的轻质金属硬杆移动，使电路中电流表或电压表的示数变化，从而反映水位的变化。 （1）当容器中的水位上升时，该“水位自动监测仪”中电流表示数 。（选填“变大”、“变小”或“不变”） （2）已知该“水位自动监测仪”中电源电压恒定伏，定值电阻欧，均匀电阻丝AB为长度20厘米的，其阻值欧，电压表量程0~15伏。滑片和与电阻丝接触良好，随金属杆一起移动、位置固定。浮筒高度厘米、密度。（滑片与电阻丝之间摩擦、金属杆和电压表质量忽略不计） ①为了避免容器内水位过高导致滑片超出电阻丝A端，小组同学决定将容器改造为溢水杯，即在容器侧壁某一高度位置开一个溢水口，则溢水口应离容器底部高度为 厘米。 ②为了提高电表示数变化反映水位变化的精确度（即升高相同水位时电表示数的变化量增大），小组同学设想用另一根长度也为-20厘米的电阻丝CD替换金属丝AB。若更换电阻丝后电表示数变化精确度是更换前的2倍，求金属丝CD的阻值，并在答题卷的图乙中画出更换电阻丝CD之后电压表示数随容器内水位高度h的变化图像。 【答案】（1）不变 （2）25 见解析 【解析】（1）因为滑片P1与电压表相连，所以滑片P1无法改变AB接入电路中的阻值，即电路中的总电阻不会发生变化，因此电流表的示数不会发生改变。 （2）①当浮筒开始漂浮时，滑片P1开始上滑，上滑的高度即为AB的长度，所以溢水口的位置为浮筒漂浮时的水位加AB的长度；当浮筒漂浮时，重力等于所受的浮力即 解得 所以溢水口的离容器的距离 ②要使更换电阻丝后电表示数变化精确度是更换前的2倍，即P1在A时电压表示数应为之前的两倍，更换之前AB两端的电压 则更换之后CD两端的电压UCD应为8V，此时电路中的电流 则电阻丝CD的阻值由①可知液面上升到5cm时浮筒开始上升，滑片P1才开始滑动，此时电压表所测电阻丝CD部分的阻值从0开始增加，最后增加到CD的全部阻值20Ω，则电压表示数从0开始增加，最后液面高度到25cm时电压表达最大示数8V（此时示数为CD两端电压），则变化图应如下图。 10、科学小组的同学设计了一款“重力灯”。图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，稳压设备能将电能储存，并输出3.6V稳定的电压给其他电器。当挂上一个质量为25kg的重物时 （1）图甲虚线框内装置的工作原理是 ___________； （2）整个装置的能量转换率为20%，在重物竖直下落2.4m的过程中产生的电能，可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光多长时间？ （3）取下灯泡，将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线柱进行实验。R0为标有“5Ω 0.3A“的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”，电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V。为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路中的阻值变化范围。 【答案】（1）电磁感应现象 （2）120s （3）7Ω~25Ω 【解析】（1）当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，说明虚线框内装置在工作过程中把机械能转化为电能，即利用的是电磁感应原理。 （2）重物所做的功 由可知，产生的电能为可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光的时间为 （3）将图甲装置的两个输出端接入图乙中的a、b两个接线柱进行实验，由图乙可知，R0与R1串联，电流表测量电路中的电流，电压表测R1两端的电压，根据的R0和R1的规格以及电流表的量程可知，电路中的最大电流为I大=0.3A，电路中的最小电阻为 根据串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器R1接入电路的最小阻值 根据电压表量程可知，电压表的最大示数为U1大=3V，根据串联电路的电压特点可知，R0两端的最小电压 则电路中的最小电流 则滑动变阻器接入电路中的最大阻值为所以滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为7Ω~25Ω。 11、如图是小科同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，原理如图所示，小筒底面积为10cm2，高20cm，大筒底面积为60cm2，装有适量水。P为金属滑片固定在托盘下面（滑片质量和滑片受到的摩擦力均忽略不计），并随托盘一起可自由滑动，定值电阻R0=6欧，AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10欧，电源电压为6V，电流表量程0~0.6A。当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm 深（称量过程中大桶水未溢出）。求： （1）托盘和小筒的总质量； （2）若要保证电路安全，则滑片P距A端的最大距离是多少？此时液面上升的高度为多少？ （3）在保证电路安全的前提下，则浮力秤的最大称量为多少g？ 【答案】（1）50g；（2）6cm，1.2cm；（3）72g 【解析】（1）当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深，排开水的体积 V排=S小筒h浸= 10cm2× 5cm= 50cm3=5×10-5m3 F浮=ρ水gV排= 1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3= 0.5N 由F浮=G=mg可得，秤盘和小简的总质量m0= =0.05kg= 50g （2）当秤盘上放的物体越重时，滑片下移得越多，变阻器接入电路的阻值越小，电路的总电阻越小，电流越大。由电流表的量程为0～0.6A可知，当电路中的电流为0.6A时，浮力秤达到最大称量，由欧姆定律可得此时电路中的总电阻R总= =10Ω因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻丝接入电路中的电阻R’=R总-R0=10Ω-6Ω=4Ω，AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10Ω，即1cm长的电阻丝的阻值为1Ω，所以滑动变阻器接入电路的电阻最小为4Ω时，其接入电路的电阻丝的长度l=4cm 此时滑片下移的距离即滑片P距A端的最大距离d0=10cm-4cm=6cm 秤盘上放置物体后，滑片下移6cm，小筒向下移动的距离d=d0=6cm由于小筒向下移动，大筒中的水面上升，设水面升高△h,则小筒浸入水中的深度会增加， 则ΔV排=S大Δh=S小Δh浸即S大Δh=S小（Δh+d） 化简可得水面上升的高度h= =1.2cm （3）小简排开水的体积变化量ΔV排=S大Δh=60cm2×1.2cm=72cm3秤盘上放置物体后，小筒处于漂浮状态，由漂浮条件可得，被测物体的重力等于增加的浮力，所以被测物体的重力 G=ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×72×10-6m3=0.72N 由G=mg可得浮力秤的最大称量m= =0.072kg=72g 答：（1）秤盘和小筒的总质量为50g； （2）保证电路安全，滑片P距A端的最大距离是6cm,此时液面上升的高度为1.2cm； （3）在保证电路安全的前提下，浮力秤的最大称量为72g。 12、用天平测质量操作较为繁琐，因此某项目化学习小组提出制作一个简易电子秤。 【产品设计】 学习小组设计了电子秤的结构图，用电压表来显示物体质量的大小，如图甲所示，其中U0=6V，R0=15Ω，电压表选用0~3V，AB是一段阻值为15Ω，长度为15cm的均匀电阻丝。弹簧上端固定在铁架台上，下端挂托盘且与滑片Р相连，滑片P能随弹簧一起上下移动，弹簧伸长盘工与拉力F的关系如图乙所示。 【功能调试】 （1）调零：闭合开关S后，发现托盘不放物体电压表也有示数。为了调零，需要进行的操作为 。 （2）标刻度： ①计算电压表示数为3V时对应的物体质量（请写出计算过程）； ②根据刻度均匀性在表盘上标注其他刻度所对应的质量值。 【产品优化】 （3）如果需要测量更精确的数值，可通过一系列的措施将该电子秤优化。请同学们参考下列的评价量表，提出电子秤精确度的改进措施 。（提示：改进指施用文字或作图说明均可） 评价量表 1分（合格） 2分（良好） 3分（优秀） 能初步提出改进思路 能定性提高精确度 能定量将精确度提高2倍 【答案】（1）调节弹簧高度直至滑片P对准A端 （2）30g 见解析 （3）见解析 【解析】（1）由图甲可知，调节弹簧高度直至滑片P对准A端。 （2）电路中电流为 R的阻值为 由图乙得，此时F=0.3N，则出=0.03kg=30g 表盘上其他刻度所对应的质量值如图： （3） 答题要点 一般 良好 优秀 提出初步改进思路 定量地提出改进措施，并说明理由 定性地提出改进措实点的改进施（必要时请说明使用的注意事项） 答案示例 更换弹簧 更换弹性系数更小（更容易被拉伸）的弹簧 更换弹性系数是原弹簧二分之一的弹簧（合理却可） 更换定值电阻R0 将对值电阻R0换为阻值更小的定值电阻 去掉定值电阻R0，该电子秤的量程变为原量程的二分之一，使用时应注意使滑片P不要超过RAB长度的一半 更换电源 将电源更换为电压更大的电源 将电源更换为12V的电源，使用时注意使滑片P不要超过RAB长度的一半 加装滑轮 在弹簧下端加装动滑轮，增大弹簧所受的拉力 在重物处加装杠杆 未说明OC=CD 说明OC=CD 13、某水果自动筛选装置(如图所示)，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除。其原理如下：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化。AB间的电压也随之发生改变，当UAB<3V时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12V，R0=20，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图所示。求： (1)当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？ (2)该装置能够剔除质量小于多少千克的水果?(g取10N/kg) (3)不同种类的水果筛选的质量标准是不同的。请你提出对电路进行改进的一种方法，使该装置能够方便筛选不同水果。 【答案】（1）0.1A；（2）0.1kg；（3）将定值电阻R0换成滑动变阻器 【解析】（1）当检测点上没有水果时，R测=100Ω，电路中的电流是： =0.1A； （2）当装置刚好起动时，UAB=3V，此时电路中电流为：， 由欧姆定律得电阻R的阻值为：， 由图像可知：当电阻R=60Ω时，F=1N， 此时通过的物体的质量应为：； （3）如果将定值电阻R0换成滑动变阻器，则对于挑选效果会更加方便。 14、某科技小组设计了一个监测水位的装置。其原理如图甲，电路中电源电压保持不变，为定值电阻，与R组成滑动变阻器（最大阻值），浮子可带动金属滑杆在竖直方向上下移动。当水位上升时，浮子和金属滑杆一起向上滑动，当电压表的示数达到某一数值时提醒监测员水位达到警戒值。R接入电路的阻值随水位的变化关系如图乙，电路工作时电压表与电流表示数变化关系如图丙。求： （1）R0的阻值； （2）当电流表示数为时，则电压表示数为多少？ （3）当电压表的示数为时，报警装置发出警报，则警戒水位为多少米？此时电路消耗的电功率是多少？ 【答案】（1）30Ω；（2）3V；（3）190m；1.8W。 【解析】（1）闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测通过电路的电流，当滑片P置于最下端时，滑动变阻器接入电路最大阻值，电流表示数为0.1A，根据欧姆定律，则电压表示数为UP=IRP=0.1A×60Ω=6V当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆定律可知此时通过电路的电流最大，由丙图可知通过电路的最大电流为0.3A，根据欧姆定律可得电源电压U=IR0＝0.3A×R0 ① 因串联电路总电压等于各部分电压之和，通过电路的电流为0.1A时，根据欧姆定律可得电源电压U=UP+I′R0＝6V+0.1A×R0 ② 联立①②可得R0=30Ω，U=9V （2）通过电路的电流为0.2A时，电路总电阻 根据串联电路电阻规律可知滑动变阻器接入电路的阻值RP=R总﹣R0＝45Ω﹣30Ω＝15Ω 滑动变阻器两端的电压UP=I″×RP=0.2A×15Ω=3V （3）当电压表的示数为3V时，定值电阻两端的电压U0=U﹣UP′=9V﹣3V=6V 此时通过定值电阻的电流 串联电路各处电流相等，此时滑动变阻器接入电路的阻值 由乙图可知滑动变阻器的长度为195m﹣175m，滑片位于最下端时水位的高度为175m， 浮子上升的距离 则此时的警戒水位为175m+15m=190m 此时电路消耗的电功率P=UI0＝9V×0.2A＝1.8W 答：（1）R0的阻值为30Ω； （2）当电流表示数为0.2A时，则电压表示数为3V； （3）当电压表的示数为3V时，报警装置发出警报，警戒水位为190m；此时电路消耗的电功率为1.8W。 15、为方便快捷地确定架设在两地之间的输电线短路位置，某兴趣小组用“建模”思想模拟真实情景进行研究：如图甲，用单位长度（1m）的阻值为r的两条电阻丝A、B 模拟输电线（电阻丝足够长），用连在电阻丝AB 间的导线模拟输电线短路；再用电压恒为U0的一个电源、阻值为 R0的一个定值电阻和一个电压表用导线连接起来，并装入一个盒内后再引出两根导线到盒外，制成如图乙所示的检测盒。检测时，将盒外的两根导线分别与模拟输电线右端的两接线柱相连而构成检测电路。通过读取盒内电压表的示数U，经过计算可得到短路处到检测处的距离L。 （1）在图乙所示的检测盒内画出元件连接情况的电路图；（只要求画出一种） （2）根据你设计的检测电路，推导出 L与U的关系式； （3）若r=0.5Ω，U0=6V，R0=10Ω，电压表量程0~3 V，如果测量时电压表示数达到所用量程的三分之一及以上可以减少误差。为了减小误差，你所设计的检测电路最多能检测多长的距离？ 【答案】（1）；（2）；（3）10m 【解析】（1）为测量出短路部分的导线总电阻，可以将电压表与短路的部分导线并联，如图所示 （2）设电压表读数为U，R0两端的电压为 电路中电流为 短路部分电阻的大小为 L与U的关系式为 （3）电压表示数U 的范围为1 V≤U≤3 V，当U=3 V时，能检测的距离L 最大。 答：（1）见详解； （2）L与U的关系式； （3）所设计的检测电路最多能检测多长的距离为10m。 16、小明制作了一个“水位仪”，其简化结构如图甲所示，一根轻质绝缘细杆上端与滑片P固定，下端与边长为10厘米的正方体木块相连，木块放在高足够的圆柱形容器内。未注水时，滑片P刚好在滑动变阻器R1的最下端a处；闭合开关S，向容器中注水，滑片P随木块上浮在R1上滑动。已知电源电压U恒定不变，R2为定值电阻。滑动变阻器R1中的bc段短路，其余正常部分的电阻与自身长度成正比；定值电阻R2的电功率P2，电压表示数U1与水深H的关系如图乙和丙所示。 （1）小明在计算电源电压U的大小时，已经分析如下，请帮他完成。 （2）小明发现滑动变阻器R1上只有“0.8A”的字样，无法看出最大阻值。电流表量程选用0~0.6安，电压表量程选用0~3伏。则在电路安全的范围内，水位最深为多少?写出计算过程。 （3）根据已知的条件，请帮小明再提出一个求解的问题，并进行求解。 【答案】（1）见解析 （2）17cm （3）见解析 【解析】（1）由乙图知道，滑动变阻器接入电路最大阻值时，定值电阻R2的电功率为P2=0.4W，由图丙知道，此时R1的两端的电压为U1=4V当滑动变阻器接入电路最小阻值为零时，定值电阻R2的电功率为P2′=3.6W，由图丙知道，此时R1的两端的电压为U′1=0V 由知道，电源电压为 即解得R2=10Ω U=6V （2）由乙图知道，水深10cm=0.1m时，定值电阻的电功率为1.6W，由知道，此时通过电路的电流 根据欧姆定律知道，此时电路总电阻 此时滑动变阻器接入电路的阻值由乙图知道，b点以下部分的长度为5cm，则滑片移动的距离为5cm，所以，每上升1cm为1Ω。电压表选用0～3V量程，则当电压表示数为3V水位最深，此时定值电阻两端的电压为 此时通过电路的电流 此时滑动变阻器接入电路的阻值 此时滑动变阻器接入电路的长度 由乙图知道，bc的长度为2cm，则滑片移动的距离为10cm+2cm=12cm 此时对应的水位为5cm+12cm=17cm （3）由丙图知道，当深度为5cm时，木块对容器底的压力刚为0，此时木块排开水的体积 则木块受到浮力。 17、如图甲是某项目化小组模拟自动灌注的模型示意图。该装置可分为灌注装置和运输装置两部分。通过运输装置中的传送带将空杯运输到灌注台。灌注装置在控制电路的控制下，使线圈1定时吸引衔铁将工作电路接通，喷头向杯中注入液体。灌注台下方通过杠杆压在力敏电阻上，的阻值随压力F的变化情况如图乙所示。当通过线圈2的电流大于0.2A时，电动机内部开关闭合，传送带将带动装着果汁的杯运动至接收台。 （1）当果汁灌入杯中时，通过线圈2的电流将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （2）运输装置中，杠杆可绕O点转动，已知，电源电压，线圈电阻不计，空杯、传送带、灌注台和杠杆对的压力均忽略不计。若的阻值为2Ω，求该情况下每杯至少可灌注多少克的果汁。 （3）为使喷头可以间断性喷射，控制电路的电源电压呈图丙周期性变化，当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，喷头喷射液体，已知喷头每秒喷出液体质量为100g。若每次灌注120g液体，为使灌果汁的过程可连续且稳定地进行，则应调节的阻值为多少欧？（忽略线圈1电阻） 【答案】（1）变大 （2） （3） 【解析】（1）运输装置中与串联接入电路，由乙图可知，电阻的阻值随着压力的增大而减小，由于串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，故当果汁灌入杯中时，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知，通过线圈2的电流将变大。 （2）当通过线圈2的电流大于0.2A时，电动机内部开关闭合，此时电路中的总电阻为 由于串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，则电阻的阻值为有乙图可知，力敏电阻受到的压力为3N，根据杠杆平衡条件可知代入数据可得解得 灌注果汁的质量为 （3）喷头每秒喷出液体的质量为100g，某次液体灌注的标准为120g，则喷灌时间为 灌注装置控制电路中，由图丙可知电压在1.8s内由0V增大到18V，又由18V减小到0V，所以0.3s~1.5s时间段内电源电压大于等于6V，所以在这段时间内喷射液体，当线圈中通过的电流时，电磁继电器衔铁被吸下，则的阻值为 。 18、某兴趣小组设计了图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格均为“”，为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。（指示灯电阻可视作定值） （1）若让左转、右转指示灯同时工作（即双跳灯开启），转向开关应与触点_________接通； （2）指示灯的电阻大小为多少欧？ （3）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。求： ①定值电阻的阻值多少？ ②右转指示灯闪烁交替工作15秒，整个电路消耗的电能多少焦？ 【答案】（1）3和4 （2）12Ω ③. 28Ω ④. 24J 【解析】（1）若让左转、右转指示灯同时工作，则左转、右转指示灯中有电流通过，即左转、右转指示灯接入电路中，所以转向开关应与触点3和4接通。 （2）指示灯的规格均为“6V  3W”，则指示灯的电阻 （3）①分析电路图可知，当转向开关与触点“2和3”接通时，电磁铁中有电流通过时，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，则电磁铁和R0被短路，则右转指示灯两端电压等于电源电压；电磁铁中没有电流通过时，衔铁弹开，则右转指示灯与R0串联，由乙图可知，右转指示灯两端电压等于1.8V，则电路中电流 则定值电阻R0的阻值 ②由乙图可知，右转指示灯在6V电压下工作0.5s，则电路中只有右转指示灯；在1.8V电压下工作1s，则电路中，右转指示灯与R0串联；如此循环，则在1.5秒，整个电路消耗的电能则右转指示灯闪烁交替工作15秒，整个电路消耗的电能。 19、2022年5月，天舟四号货运飞船与空间站核心舱顺利对接。小宇通过查阅资料了解到，科技人员通常要检验飞船舱体的气密性。他设计了如图甲所示的检测电路，电源电压保持不变，R0为100Ω的定值电阻，R为力敏电阻，其阻值随环境气压的变化规律如图乙所示，将R置于舱体中，舱体置于真空室中，舱体不漏气时，电压表示数为200V，舱体内气压为1.0×105帕。请计算： （1）舱体不漏气时，通过R的电流是多少？工作10分钟，电路消耗的总电能是多少？ （2）若电压表示数为176伏时，此时舱内的气压值是多少？ 【答案】（1）2A；2.64×105J （2）06×105Pa 【解析】（1）由图甲可知，定值电阻R0与压敏电阻R串联，电压表测R0两端的电压；通过R0的电流由图乙可知，舱体内气压为1.0×105帕时，压敏电阻R的阻值 由串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻 由串联电路的电流特点可知，此时电路中的电流 由欧姆定律可知，电源电压 则工作10min，电路消耗的总电能 （2）根据串联电路的电流特点和欧姆定律可知，当电压表示数为176V时，通过R的电流 根据串联电路的电压特点可知，R两端的电压 根据欧姆定律可知，此时R的阻值 由图乙可知，此时舱内的气压值为0.6×105Pa。 20、为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置，如图所示，水箱高为1m，容积为。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小，部分数据如表，控制电路的电源电压，定值电阻为保护电阻，当控制电路的电流时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开泵停止给储水箱抽水。(取) 压力 180 185 190 195 200 压敏电阻 18 17 16 14 12 （1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是多少？ （2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为多少？ （3）为了更加安全的工作，小华通过反复试验，只调整R0的大小，使水面离顶部还有0.05m时，水泵停止给水箱抽水，求此时R0的功率。 【答案】（1）2A；（2）200N；（3） 【解析】（1）由图可知，水泵正常工作时电压为220V，由可得正常工作时通过的电流是 （2）长方体的体积为 长方体浸没在水中，其排开水的体积为 则长方体受到的浮力为 （3）水面离顶部还有时长方体受到的浮力为 此时压敏电阻受到的压力为 由表可知，压敏电阻，根据欧姆定律可得电路总电阻为 则定值电阻的阻值为 此时的功率为 答：（1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是2A； （2）储水箱装满水时长方体所受浮力大小为200N； （3）只调整的大小，使水面离顶部还有时，水泵停止给水箱抽水，此时的功率为。 21、如图1所示为升降机电路的部分原理图。电源电压恒定不变，R0是定值电阻，电压表量程为0~15V，压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图2所示，闭合开关S后，电动机启动，当压敏电阻受到的压力是2000N时，电路中的电流是I1，压敏电阻的功率为P1；当压敏电阻受到的压力是3000N时，电路中的电流是I2，压敏电阻的功率为P2，此时电路的总功率为3.6W；已知P1：P2=48：50.求： （1）当电路电流为I2时，通电100s，电路消耗多少焦耳的电能； （2）电流之比I1：I2； （3）保证电路安全的前提条件下，压敏电阻可受到的最大压力是多少N。 【答案】（1）360J；（2）4：5；（3）3800N 【详解】解：（1）闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测定值电阻两端的电压，当电路电流为I2时，此时电路的总功率为3.6W，通电100s，电路消耗电能W=Pt=3.6W×100s=360J （2）由图2可知当压敏电阻受到的压力是2000N时，压敏电阻的阻值是120Ω，电路中的电流是I1，压敏电阻的功率为P1；当压敏电阻受到的压力是3000N时，压敏电阻的阻值是80Ω，电路中的电流是I2，压敏电阻的功率为P2，已知P1：P2=48：50，则 　　整理可得　 （3）串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得 　 解方程可得R0=80Ω；则电源电压　 电压表量程为0~15V，当电压表示数最大为15V时，通过电路的电流 串联电路总电压等于各部分电压之和，此时压敏电阻接入电路的阻值 　 由图2可知压敏电阻受到的压力每增大1000N，压敏电阻的阻值就减小40Ω，则 　则　 答：（1）当电路电流为I2时，通电100s，电路消耗电能360J； （2）电流之比I1：I2=4：5； （3）保证电路安全的前提条件下，压敏电阻可受到的最大压力是3800N。 22、某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量），闭合开关，将重物从样品正上方处静止释放，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示，定值电阻，重物下落时空气阻力忽略不计，已知。求： （1）0~t1时间内，压力传感器的电阻； （2）t1~t3时间内，样品受到的最大撞击力； （3）撞击后重物静止在样品上，定值电阻R0的功率； （4）重物从静止释放到撞击样品的过程中，重力做功。 【答案】（1）110Ω；（2）400N；（3）0.4W；（4）300J 【详解】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，电路中的电流最小，此时的电流，电路中的总电阻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 （2）在测试过程中，样品受到的撞击力最大时，电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流，此时电路中的总电阻则此时压力传感器R的阻值由图丙可知，样品受到的最大撞击力为400N。 （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，电流减小；由图乙可知，此时的电流为，定值电阻R0的功率为 （3）根据欧姆定律，当重物在样品上静止时电路的总电阻为 根据串联电路电阻的规律可得，此时压力传感器的电阻 由丙图可知，此时的压力，下落过程中做的功为 答：（1）时间内，压力传感器的电阻为110Ω； （2）时间内，样品受到的最大撞击力为400N； （3）撞击后重物静止在样品上，定值电阻R5的功率为0.4W； （4）重物从静止释放到撞击样品的过程中，重力做功为300J。 学科网（北京）股份有限公司 $$