第17章 专项训练 13 力、电综合计算-【一本】2025-2026学年新教材九年级物理上册同步训练（人教版2024）

专项训练13 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~ 0.15A。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12V。当油箱中的油全 部消耗完时，电流表的示数为0.04A。(汽油 的密度为0.7g/cm3,g取10N/kg) ,油箱↑R/2 汽油、 400 300 A 200- 150H 80F-寸 070180350 500FN (1)油箱受到的重力为多少？ (2)当油箱中加入40L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？ 88一本·初中物理9年级全一册（上）RJ版 力、电综合计算 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120cm,O为支点，AB:OB=5:1。已知 报警器R。的阻值恒为10Ω，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2V;当水平踏板所受压力增大，电 压表的示数达到5V时，报警器R。开始发出 报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不 计。求： 0一踏板 A 一压杆 压力传感器R 厂⊙ 报警器R。 F/N 0 5 10 15 20 25 30 R/n45 24 18 14 12 10 (1)电源电压； (2)当报警器R。开始报警时，踏板设定的最大 压力值。 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 10V,R1=502,电阻丝R2粗细均匀，总长度 为30cm,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 0cm,电流表示数为0.05A;挡板P在A端 时，坐位体前屈成绩为30cm,求： 推动 挡板 方向 P A R2 B (1)电阻丝R2的最大阻值； (2)挡板P在A端时电压表的示数； (3)规定男生坐位体前屈成绩在21.6cm以上 为优秀，若小明进行测试时电压表示数为4V, 通过计算判断小明的成绩是否为优秀。 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6V,R。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,随着水缓慢注人容器，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2V变为 4V的过程中，电流表示数的变化值为0.2A (弹簧电阻忽略不计，矿石M不吸水，g取 10N/kg)。求： R/O 60 50 A SO 401 30+ 20日 Ro 10+ 注水口 01020304050F 分 乙 ↑UV 0 h h2 h/m 丙 (1)定值电阻R。的阻值； (2)当电压表示数为3V时，矿石受到的浮力。 第十七章欧姆定律89(2)当湿度RH为20%时，由题图丙可知，R'=30 总电阻R=R。+R'=30+302=602 所以电流1=R600 U 12V =0.2A 湿敏电阻R两端的电压UR=I1R'=0.2AX302=6V 即电压表的示数为6V。 (3)由题图丙可知，湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大，由串联分压的规律可知湿 敏电阻两端的电压也越大（即电压表示数越大），由于电压表的测量范围为0一 9V,故湿敏电阻R两端的电压最大为9V时，此时监测的湿度最大，R。两端的电 压U,=U-UR兼*=12V-9V=3V _U。_3V 电路中的最小电流1+=1。=R=300=0.1A 根据欧姆定律可知，湿敏电阻R的最大阻值R=T _UR大=9V 0.1A=90n 由题图丙可知，该装置能监测湿度的最大值为80%。 专项训练12欧姆定律之图像问题 1.C2.(1)1:2(2)3 3.解：(1)由题图甲可知，闭合开关S,定值电阻R。和滑动变阻器串联，当滑片P在 中点时，由题图乙可知，定值电阻R。两端的电压U。=3V,通过定值电阻R。的电 流1，=0.5A,定值电阻R的阻值R,==05A=60 (2)当滑片P在b端时，电路中的总电阻最大，电路中的电流最小，此时电路中的 电流I。=I。-△I=0.5A-0.2A=0.3A 根据串联电路的电阻特，点和欧姆定律可得，电源电压 U=1,(R,+R)=1(R。+2R) 即0.3A×(6n+R)=0.5A×(60+2R) 解得滑动变阻器的最大阻值R=24,电源电压U=9V 4.35【变式】1：25.11086.C 7.解：由题图甲可知，两电阻串联，电压表测电阻R,两端的电压。 (1)由题图乙可知，当环境温度为20℃时，热敏电阻R,的阻值R,=250 (2)由题图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻R,的阻值R,'=200Ω 由串联电路的电压规律可得，热敏电阻R,两端的电压 U1=U-U2=4V-2.4V=1.6V 由欧姆定律可得，通过热敏电阻R,的电流1=R=200 U11.6V =0.008A 由串联电路的电流规律可得，通过定值电阻R2的电流I2=I1=0.008A U22.4V 由1二日可得，定值电阻R2的阻值R,=,0.008A=3002 (3)电压表两端的电压不能超过3V,当定值电阻R,两端的电压U2'=3V时，由 串联电路的电压规律可得，热敏电阻R,两端的电压 U1'=U-U2'=4V-3V=1V 通过热敏电阻R,的电流1，=1，=U 3V -=0.02A R:×3 此时热敏电阻R,的阻值R,”=六=。2A=500 由题图乙可知，当热敏电阻R1的阻值为50时，环境温度为100℃，因此电路所 允许的最高环境温度是100℃。 专项训练13力、电综合计算 1.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 U 12V R=7=0.04A =3002 根据题图乙知，压力F=70N 油箱受到的重力G。=F=70N (2)当油箱中加入40L汽油时，汽油所受的重力 G=mg=pVg=0.7×103kg/m3×40×10-3m3×10N/kg=280N 油箱对压敏电阻的压力F′=G+G。=280N+70N=350N 由题图乙知，此时压敏电阻的阻值R'一1502 电流表的示数1'=京150 U 12V =0.08A (3)油量表的测量范围为0~0.15A,当"=0.15A时，电路中的电阻 R-g-品-0n 由题图乙知，此时的压力F"为500N,则汽油所受的重力 G"=F"-G。=500N-70N=430N 汽油的质量m'=G_430N g 10 N/kg =43kg 2.解：(1)闭合开关S,压力传感器R和报警器R。串联，电压表测报警器R。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,电路 _U=2V 中的电流I=R。100 =0.2A 电源电压U=I(R+R。)=0.2A×(452十10)=11V (2)当报警器R。开始报警时，其两端的电压U。'=5V 电路中的电洗I广瓷- =0.5A 压力传感器R两端的电压U#=U-U,'=11V-5V=6V 压方传感器R的但位R宁-=12n 由题表数据可知，当压力传感器R的阻值为12时，压力传感器R所受的压力 F=25N,AB0为-水平杠杆，0为支点，AB:0B=5:1,则OB=号OA 号×120cm=20cm 由杠杆的平衡条件可知，FXOA=F题XOB 解得F=150N,即踏板设定的最大压力值为150N。 3.解：由题图可知，R,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0cm,电流表示数为 0.05A,R1两端的电压U1=IR1=0.05A×502=2.5V 由串联电路电压的规律知，电阻丝R2两端的电压 U2=U-U1=10V-2.5V=7.5V U _U2_7.5V 根据I=尺得，电阻丝R:的最大阻值R,=7=0.05A=1500 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7.5V。 (3)小明进行测试时，根据I=尺得，电阻丝R:接入电路中的电阻 U2'4V R,'=7=0.05A=800 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=00X30cm=16cm,即小明坐位体前屈的成绩为16cm,小于21.6cm, 以小明的成绩不是优秀。 4.解：(1)由题图甲可知，定值电阻R。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R。两端的电 压U。=U-U1=6V-2V=4V _U。_4V 电路中的电流I=R。R。 由题图丙可知，当容器内水的深度大于h2时，电压表示数U2=4V,由串联电路的 电压规律可知，定值电阻R。两端的电压U,'=U-U2=6V-4V=2V 电路中的电流1，一R。一R 因电选表标数支纪佳方02A.周1一-发-02A 解得R。=10 物理9年级全一册（上）RJ版2② U。4V (2)当容器内水的深度在0~h:时，电路中的电流1=R。=100=0.4A U 2V 滑动变阻器R接入电路的阻值R,=元0.4A=50 由题图乙可知，此时拉力F,=45N 当容器内水的深度在0~1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=F,=45N 当电压表示数为3V时，定值电阻R。两端的电压U"=U-U,=6V一3V=3V 由串联分压原理可知，滑动变阻器R接入电路的阻值R,=R。=10 由题图乙可知，此时拉力F,=40N 所以当电压表示数为3V时，矿石受到的浮力F游=G一F,=45N一40N=5N 章末复习 知识体系构建 U ⑤U=IR⑥R= U @控制变量法②正比③反比④1-名 ⑦R=7 1 1 ⑧R1+Rz⑨R1R2 R+R ①Rg:R 易错二次闯关 1.C2.B3.D4.2.5105.D 考点真题演练 1.(1)控制变量(2)断开A(3)如图所示(4)B0.12(5)正比(6)小灯泡 的电阻随温度变化而变化 2.(1)左(2)如图甲或乙所示(3)断(4)右0.12(5)如图丙所示 (6)15 IA 0.6 0.4 或 0.2- ---7-十十 0102030R/2 甲 丙 3.D4.C5.D6.31.57.0.415 8.解：(1)由题图甲可知，R。与R。串联，电压表测R。两端的电压，电流表测电路中 的电流，闭合开关S,当电流表示数10,4A时，电路中的总电阻R号-。4X 602 此时Rp的阻值Rp=R一R。=60一30=30n 根据题图乙可知，此时物体所受重力为4N。 Uv 15 V (2)电压表的测量范国为0~15V,R,能通过的最大电流1。-R。-3000.5A 结合电流表的测量范围、滑动变阻器允许通过的最大电流，可知电路允许通过的 最大电流Im.=I。=0.5A 此时R的最小阻值Rm=I U 24V -R。=0.5A-300=180 当物体所受重力为0N时，R。取最大阻值50，电路中的电流最小，此时电路安 全，故Rpmx=50n 综上，Rp的变化范围为18~502。 9.(1)如图所示(2)C(3)0.2810.71(4)电阻平均值R/(5)8 镍铬合金丝