第十七章　欧姆定律 专项训练 13　力、电综合计算 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

第十七章　欧姆定律 专项训练 13　力、电综合计算 类型1　以传感器为纽带的计算 1. 随着人们的生活水平不断提高，私家车已日益普及。图甲是一种测量小汽车油箱内油量的装置原理图，它主要由电源、压敏电阻R（电阻随所受压力的变化而变化）、油量表（实质上是电流表）等组成，油量表的测量范围为0～0.15 A。压敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压力的关系如图乙所示，油箱位于压敏电阻上方，电源电压为12 V。当油箱中的油全部消耗完时，电流表的示数为0.04 A。 （汽油的密度为0.7 g/cm3， g取10 N/kg） 1 2 3 4 上一页 下一页 （1）油箱受到的重力为多少？ （2）当油箱中加入40 L汽油时，电流表的示数为多少？ （3）该油箱最多能加入汽油的质量为多少？ 1 2 3 4 油量表的测量范围为0～0.15 A。压敏电阻R在一定范围内的阻值与所受压力的关系如图乙所示，油箱位于压敏电阻上方，电源电压为12 V。当油箱中的油全部消耗完时，电流表的示数为0.04 A。（汽油的密度为0.7 g/cm3，g取10 N/kg） 上一页 下一页 解： （1）当油箱中的油全部消耗完时，电流表的示数为0.04A，此时电路中的电阻R＝＝＝300 Ω 根据题图乙知，压力F＝70 N 油箱受到的重力G0＝F＝70 N 1 2 3 4 上一页 下一页 （2）当油箱中加入40 L汽油时，汽油所受的重力 G＝mg＝ρVg＝0.7×103 kg/m3×40×10－3 m3×10 N/kg＝280 N 油箱对压敏电阻的压力F'＝G＋G0＝280 N＋70 N＝350 N 由题图乙知，此时压敏电阻的阻值R'＝150 Ω 电流表的示数I'＝＝＝0.08 A 1 2 3 4 上一页 下一页 （3）油量表的测量范围为0～0.15 A，当I″＝0.15 A时，电路 中的电阻 R″＝＝＝80 Ω 由题图乙知，此时的压力F″为500 N，则汽油所受的重力 G″＝F″－G0＝500 N－70 N＝430 N 汽油的质量m'＝＝＝43 kg　 1 2 3 4 上一页 下一页 2. 某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所 示。ABO为一水平杠杆，OA长120 cm，O为支点，AB∶OB＝ 5∶1。已知报警器R0的阻值恒为10 Ω，压力传感器R固定放 置，其阻值随所受压力F变化的关系见下表。闭合开关S，水平 踏板空载时，电压表的示数为2 V；当水平踏 板所受压力增大，电压表的示数达到5 V时， 报警器R0开始发出报警信号。踏板、压杆和 杠杆的质量均忽略不计。求： F/N 0 5 10 15 20 25 30 …… R/Ω 45 34 24 18 14 12 10 …… 1 2 3 4 （1）电源电压； （2）当报警器R0开始报警时， 踏板设定的最大压力值。 上一页 下一页 解： （1）闭合开关S，压力传感器R和报警器R0串联，电压表 测报警器R0两端的电压，由题表数据可知，当踏板空载时 （F＝0），压力传感器R的阻值R＝45 Ω，电路中的电流I＝＝ ＝0.2 A 电源电压U＝I（R＋R0）＝0.2 A×（45 Ω＋10 Ω）＝11 V 1 2 3 4 F/N 0 5 10 15 20 25 30 …… R/Ω 45 34 24 18 14 12 10 …… 上一页 下一页 （2）当报警器R0开始报警时，其两端的电压U0'＝5 V 电路中的电流I'＝＝＝0.5 A 压力传感器R两端的电压U传＝U－U0'＝11 V－5 V＝6 V 压力传感器R的阻值R'＝＝＝12 Ω 由题表数据可知，当压力传感器R的阻值为12 Ω时，压力传感 器R所受的压力F压＝25 N，ABO为一水平杠杆，O为支点， AB∶OB＝5∶1，则OB＝OA＝×120 cm＝20 cm 由杠杆的平衡条件可知，F压×OA＝F踏×OB 解得F踏＝150 N，即踏板设定的最大压力值为150 N。　 1 2 3 4 上一页 下一页 类型2　以滑动变阻器为纽带的计算 3. （2024·安徽合肥三模）坐位体前屈是2024年合肥体育中考 的抽考项目之一。坐位体前屈项目测试仪的原理图如图所示， 电源电压恒为10 V，R1＝50 Ω，电阻丝R2粗细均匀，总长度为 30 cm，R2的阻值和长度成正比。闭合开关，挡板P在B端时， 坐位体前屈成绩为0 cm，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，求： 1 2 3 4 上一页 下一页 （3）规定男生坐位体前屈成绩在21.6 cm以上为优秀，若小明 进行测试时电压表示数为4 V， 通过计算判断小明的成绩是否 为优秀。 （1）电阻丝R2的最大阻值； （2）挡板P在A端时电压表的示数； 1 2 3 4 电源电压恒为10 V，R1＝50 Ω，电阻丝R2粗细均匀，总长度为30 cm，R2的阻值和长度成正比。闭合开关，挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0 cm，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，求： 上一页 下一页 解： 由题图可知，R1和R2串联，电压表测量B与AB之间某点间 的电压。 （1）（2）闭合开关，挡板P在B端时，坐位体前屈成绩为0 cm，电流表示数为0.05 A，R1两端的电压U1＝IR1＝0.05 A×50 Ω＝2.5 V 由串联电路电压的规律知，电阻丝R2两端的电压 U2＝U－U1＝10 V－2.5 V＝7.5 V 根据I＝得，电阻丝R2的最大阻值 R2＝＝＝150 Ω 挡板P在A端时电压表测R2两端的电压，此时电压表的示数为 7.5 V。 1 2 3 4 上一页 下一页 （3）小明进行测试时，根据I＝得，电阻丝R2接入电路中 的电阻 R2'＝＝＝80 Ω 因电阻丝R2的阻值和长度成正比，所以，此时电压表所测电 压的电阻丝的长度 L＝×30 cm＝16 cm，即小明坐位体前屈的成绩为16cm，小于21.6 cm，所以小明的成绩不是优秀。　 1 2 3 4 上一页 下一页 4. （跨学科实践）某物理兴趣小组设计了探测某矿石密度的装 置，其原理图如图甲所示。电源电压为6 V，R0为定值电阻， 滑动变阻器R的阻值随弹簧的拉力F的变化关系图像如图乙所 示，T为容器的阀门。某次探测时，将矿石样品M悬挂于P点放 入容器中，保持静止状态。打开阀门T， 随着水缓慢注入容器，电压表示数U随 容器中水的深度h的变化关系图像如图 丙所示。在电压表示数从2 V变为4 V的 过程中，电流表示数的变化值为0.2 A （弹簧电阻忽略不计，矿石M不吸水， g取10 N/kg）。求： 1 2 3 4 上一页 下一页 （2）当电压表示数为3 V时，矿石受到的浮力。 （1）定值电阻R0的阻值； 1 2 3 4 上一页 下一页 解： （1）由题图甲可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电 压表测滑动变阻器R两端的电压，电流表测电路中的电流，由 题图丙可知，当容器内水的深度在0～h1时，电压表示数U1＝2V，由串联电路的电压规律可知，定值电阻R0两端的电压U0＝ U－U1＝6 V－2 V＝4 V 电路中的电流I1＝＝ 由题图丙可知，当容器内水的深度 大于h2时，电压表示数U2＝4 V，由 串联电路的电压规律可知，定值 电阻R0两端的电压U0'＝U－U2＝ 6 V－4 V＝2 V 1 2 3 4 上一页 下一页 电路中的电流I2＝＝ 因电流表示数变化值为0.2 A，则I1－I2＝－＝0.2 A 解得R0＝10 Ω 1 2 3 4 上一页 下一页 （2）当容器内水的深度在0～h1时，电路中的电流 I1＝＝＝0.4 A 滑动变阻器R接入电路的阻值R1＝＝＝5 Ω 由题图乙可知，此时拉力F1＝45 N 当容器内水的深度在0～h1时，矿石没有浸在水中，不受浮力， 此时弹簧的拉力与矿石所受的重力平衡，所以矿石所受的重力 G＝F1＝45 N 当电压表示数为3 V时，定值电阻R0两端的电压 1 2 3 4 上一页 下一页 U0″＝U－U3＝6 V－3 V＝3 V 由串联分压原理可知，滑动变阻器R接入电路的阻值 R3＝R0＝10 Ω 由题图乙可知，此时拉力F3＝40 N 所以当电压表示数为3 V时，矿石受到的浮力 F浮＝G－F3＝45 N－40 N＝5 N　 1 2 3 4 上一页 下一页 谢谢观看 $$