专题06 电与磁（竞赛培优精练）九年级物理上学期全国通用

专题06 电与磁 竞赛培优精练 一、单选题 1．海鲜保存常要求温度低于。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示，控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，图乙为热敏电阻的阻值随温度变化的图像。冷库温度时，工作电路报警。下列说法正确的是（   ） A．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为S极 B．冷库温度越低，电磁铁的磁性越强 C．冷库温度为时，控制电路消耗的电功率为0.09W D．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库温度低于时报警 【答案】C 【详解】A．根据安培定则，用右手握住电磁铁，让四指指向电流的方向，则大拇指所指的那端就是电磁铁的N极，由图可知，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，所以电磁铁的上端为N极，故A错误； B．因为热敏电阻的阻值随温度升高而减小，根据可知，温度越低，电阻越大，电流越小，电磁铁的磁性越弱，故B错误； C．由乙图可知，当冷库温度为时，热敏电阻，已知控制电路电源电压，根据公式,可得此时控制电路消耗的电功率，故C正确； D．若控制电路中电源电压降低，根据可知，电路中的电流会变小，要使电磁铁仍能吸下衔铁报警，需要增大电路中的电流，即需要减小热敏电阻的阻值。由乙图可知，热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以需要升高温度，也就是将导致冷库报警温度高于，而不是低于，故D错误。 故选C。 2．物理兴趣小组在老师的指导下设计了如图所示的天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，为可调电阻，为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（   ） A．当蜂鸣器报警时，灯泡同时发光 B．若控制电路电压降低，报警浓度将减小 C．若要调低报警浓度，可调大的阻值 D．天然气浓度增大，电磁铁磁性将增强 【答案】D 【详解】A．天然气泄漏时，蜂鸣器报警，说明电磁继电器的衔铁被吸下，此时工作电路中蜂鸣器接通，灯泡L所在的支路断开，因此灯泡L不发光。故A错误； B．控制电路电压降低时，若要使电磁铁产生足够磁性吸下衔铁（报警），根据欧姆定律，需要更大的电流才能达到吸合阈值。而气敏电阻 的阻值随天然气浓度增大而减小，因此只有当天然气浓度更大时，才能在较低电压下达到所需电流，即报警浓度将增大。故B错误； C．若要调低报警浓度（即天然气浓度较小时就报警），需让气敏电阻R2在阻值较大时，控制电路就能达到吸合电流。根据欧姆定律，可调电阻R1应减小阻值（使总电阻减小，电流易达到阈值），而非调大。故C错误； D．天然气浓度增大时，气敏电阻R2的阻值减小，控制电路的总电阻减小。根据欧姆定律，电源电压恒定，总电阻减小则电流增大。电磁铁的磁性与电流大小有关，电流越大磁性越强，因此电磁铁磁性将增强。故D正确； 故选D。 3．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲实验现象是由物理学家法拉第发现的 B．图乙中，闭合开关，导体ab只要运动，电流表指针就会偏转 C．图丙是发电机的工作原理图 D．图丁中动圈式扬声器（喇叭）的工作原理和丙图的实验原理相同 【答案】D 【详解】A．图甲是奥斯特实验（电流的磁效应），在通电导线周围小磁针会偏转。这是奥斯特发现的，不是法拉第。法拉第主要发现电磁感应，故A错误； B．图乙中闭合开关，导体 ab 在磁场中运动，产生感应电流的条件是 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动。如果 ab 只是运动但不切割磁感线（比如沿磁感线方向运动），则不会产生感应电流，电流表指针不会偏转，故B错误； C．图丙结构是通电导线在磁场中受力转动，这是电动机原理，故C错误； D．图丁动圈式扬声器原理是通电线圈在磁场中受力运动，将电信号转化为纸盆振动发声，这是电动机原理（通电导体在磁场中受力），与图丙原理相同，故D正确。 故选 D。 4．如图甲所示，某恒温箱的加热电路由交流电源、电热丝等组成，其电路通断由控制电路控制，控制电路由电磁继电器、热敏电阻R1（安装在恒温箱内）、可变电阻器R2、低压电源、开关等组成，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示。调节可变电阻器使得，闭合开关，当恒温箱内温度升高到时，由于电磁继电器的作用，加热电路被断开，电磁继电器的线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．甲图是利用电磁继电器磁性的有无来实现加热电路的通断的 B．恒温箱内温度不断升高时，电磁铁的磁性变弱，加热电路会因此被接通 C．调节可变电阻器使得，恒温箱内温度升高到时，加热电路被断开 D．可变电阻器的阻值变大时，R1的电功率将变大 【答案】C 【详解】AB．由图甲、乙可知，控制电路中R1与R2串联，当温度升高时，R1的阻值变小，电路中的总电阻变小，在电源电压不变时，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，当温度达到50℃时，电磁铁磁性增强到一定程度可将衔铁吸下，使加热电路断开；当温度降低时，R1的阻值变大，电路中的总电阻变大，在电源电压不变时，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，在弹簧拉力作用下，衔铁升起，使加热电路接通。所以甲图是利用电磁继电器磁性的强弱变化来实现加热电路的通断的。故AB错误； C.由图像知，当恒温箱温度升高到50℃时，R1=90Ω，由串联电路的特点可知，此时控制电路的总电阻：R总=R1+R2=90Ω+110Ω=200Ω， 因为控制电路中电磁铁的吸合电流是相同的，则吸下衔铁时控制电路的总电阻不变，则当时，热敏电阻的阻值为 R1′=R总-R2′=200Ω-170Ω=30Ω 由图像知，此时恒温箱内的温度为130℃，即恒温箱内温度升高到130℃时，加热电路被断开，故C正确； D.由图甲可知，R1、R2和电磁铁串联在电路中，当可变电阻的阻值变大时，控制电路中的总电阻变大，电流变小；由公式可知，热敏电阻R1的电功率将变小，故D错误。 故选C。 二、作图题 5．作图题： (1)如图-1，从斜面顶端由静止滑下来的小车，经过A处向右运动，最终停在B处。请以O为作用点，画出小车在A处水平方向所受力的示意图。 (2)如图-2，是由电磁铁P构成的自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，S为闸刀开关。当家庭电路中电流达到一定值时，P吸引Q且可绕点转动，S在弹力的作用下绕转动自动断开，切断电路，起到保险作用。请在图中括号内标出电磁铁左侧的磁极名称，画出闸刀开关S所受弹力F的力臂l。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）小车从斜面顶端由静止滑下，经过A处向右运动，最终停在B处，说明小车在水平方向上受到阻力的作用，且阻力方向与运动方向相反，即水平向左。因为以O为作用点，所以从O点水平向左画一条带箭头的线段表示阻力，在线段旁边标注阻力的符号，如图所示： （2）根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。由图中电流方向可知，电磁铁P的右端为N极，那么左侧为S极，在括号内标出S极。力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。对于闸刀开关S所受弹力F，其支点为，过点作弹力F作用线的垂线，该垂线即为弹力F的力臂，如图所示： 6．图甲是一种双向双动式和面机。和面机工作时，搅拌器可以正反搅拌。小明利用图乙所示的电磁继电器控制搅拌器的正反转。请将工作电路连接完整。 【答案】 【详解】只要电磁铁中通过电流，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，带动衔铁的动触点与 静触点（常开触点）接触，下面的电源被连入电路；当断开开关时，电磁铁中无电流流过即没有磁性，衔铁在弹簧的作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点 （常闭触点）接触，上面的电源被接入电路，因为上下电源的极性相反，所以电动机能实现正反转切换，工作电路图如下图所示： 7．某同学设计水位自动报警装置，主要元件有电磁继电器、红灯和绿灯（额定电压220V）、控制电路电源（电源电压6V）、水位控制器等。当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，此时绿灯亮；当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时红灯亮。请用笔画代替导线完成电路连接。 【答案】见解析 【详解】当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，此时绿灯亮，则上触点与绿灯相连，当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时红灯亮，这表明衔铁被吸下，电磁铁具有了磁性，则下触点与红灯相连，如图所示： 8．按要求作图； (1)小明利用半圆形玻璃砖“探究光折射时的特点”，让光源发出的一束光从空气斜射入玻璃，请你作出反射光线与大致的折射光线； (2)如图所示，在水平向右行驶的小车车厢顶端安置一个水平仪，小车水平地板上放置一物块A，从某时刻起，发现水平仪中的气泡相对小车向右运动，如图所示，请画出此时物块A受力的示意图； (3)如图所示，请把电源的正负极（用符号“+”“-”表示）填写在括号中并把电路图补充完整。要求：闭合开关时，条形磁铁与电磁铁之间互相排斥，并且向左移动滑动变阻器的滑片时，斥力增强。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由图可知，入射角是50°，反射角等于入射角也为50°；首先垂直于界面画出法线，然后根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出反射光线，再根据光由空气斜射进入玻璃中时，折射光线向靠近法线方向偏折，折射角小于入射角，在法线右侧的玻璃中画出折射光线。如图所示： （2）分析可知，物块A在竖直方向上受到重力和支持力的作用，这两个力是一对平衡力；水平仪中的气泡向右摆动说明其中的液体由于惯性向左运动，即小车在加速运动，因而A由于惯性也有向左运动的趋势，而摩擦力与相对运动趋势相反，故物块A在水平方向上受到的摩擦力方向水平向右。如图所示： （3）闭合开关时，条形磁铁与电磁铁之间互相排斥，根据同名磁极相互排斥可知，电磁铁的左端为S极，右端为N极；根据安培定则可知，电磁铁中的电流是右端流入，左端流出的，即电源的右端为正极，左端为负极；向左移动滑片P，排斥力增强，说明通过电磁铁的电流增大，滑动变阻器的电阻减小。如图所示： 三、实验题 9．小芳设想完成两个探究实验，首先她探究了某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系，如图1所示。 (1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (2)如图，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向 （选填“不变”或“变化”），该磁场可能的分布包括右下图中哪些选项？ （填序号）；以上这种现象就是我们教材中所描述的 现象；利用这种原理人们制成 ； 【答案】(1)顺时针 (2) 变化 ①③④ 电磁感应 发电机 【详解】（1）从图1可以看到，电流从B端流入，A端流出时，LED发红光，电流从A端流入，B端流出时，LED发黄光；再观察图2中的两个电路图，左边的电路图LED发红光，说明了电流从B端流入，A端流出，电源右端是正极，左端是负极，磁铁左端是N极，右端是S极，线圈1顺时针转动；右边的电路图LED发黄光，说明了电流从A端流入，B端流出，电源右端是负极，左端是正极，磁铁左端是S极，右端是N极，由此可知，相对于左边的电路图，电流方向和磁场方向都与它相反，因为通电导线在磁场中的受力方向跟电流方向和磁场方向有关，只改变其中一个方向时，受力方向改变，线圈转动方向改变，两个方向都改变时，受力方向不变，线圈转动方向不变，所以线圈2的转动方向和线圈1的是顺时针转动。 （2）[1]从图中可以看到，导体棒a与该LED相连，串联在一起，在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动，LED交替发出红、黄光，说明电流在LED内的方向在交替变动着，则该过程导体棒a中电流方向在变化。 [2]由[1]解析可知道，导体棒a与LED相连的电路产生了电流，这要求的是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，才产生感应电流，图①中导体棒a左右运动时，有切割磁感线，这是磁场可能的分布情况，图②中导体棒a左右运动时，没有切割磁感线，左右运动的方向和磁感线的方向是平行的，这不是磁场可能的分布情况，图③、④中导体棒a左右运动时，有切割磁感线，这是磁场可能的分布情况；综上所述，该磁场可能的分布包括图中①③④选项。 [3][4]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，这是电磁感应现象，利用这一原理制成了发电机。 四、综合题 10．医生对病人进行脑部手术时，需要将病人的体温降至合适的程度。进行手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代。 (1)心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环。如题图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门、都只能单向开启，反向则封闭管路。线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为N极，活塞将向 运动，“电动泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态。 (2)心肺机的另一个功能是用热交换器进行热量交换，通过血液循环调节体温。经监测，病人体温由17℃上升至正常体温37℃历时1h。在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器提供，且不计人体散热，试求热交换器所做的有用功。[设病人质量为60kg，人体的比热容与水相当，为] 【答案】(1) 右 送血 (2) 【详解】（1）[1]根据题意，当线圈中的电流从流向时，线圈的左端为N极。固定磁铁的右端为N极，根据磁极间的相互作用规律“同名磁极相互排斥”，通电线圈将受到向右的排斥力，带动活塞向右运动； [2]活塞向右运动时，泵腔的容积增大，压强减小，导致阀门打开，关闭，血液被吸入泵腔，因此“电动泵”处于送血状态； （2）根据题意，热交换器所做的有用功等于病人身体吸收的热量。 病人质量，人体的比热容，病人体温的变化量， 病人身体吸收的热量（即热交换器所做的有用功）为：。 11．阅读材料，完成下列问题。 无链条电动自行车 无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统自行车具有很多优点，比如省力、耐用、安静、灵便、结构简单等。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。图甲为一种在售的无链条电动自行车。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能可转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进，使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。为了保证电动车的续航能力，该车采用了能量密度大的锂电池，其能量密度达160W·h/kg。（能量密度为存储能量与电池质量的比值） 整车 整车质量 40kg 最大车速 26km/h 锂电池 最大噪声 ≤30dB 电压 36V 容量 10A·h 电动机 额定功率 180W (1)脚踩踏板获得的能量转变为电能，图乙中与其工作原理相同的是 。 (2)电动车行驶时极为安静可以从 （选填“声源处”或“传播途中”）减弱噪声。 (3)图甲中这款车的锂电池最多储存的电能约为 J，锂电池的质量为 kg。 (4)测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，在平直路面上可连续匀速行驶，已知行驶时的阻力大小为车对地面压力的0.04，电动机的效率约为 。（取10N/kg，结果保留至0.1%） (5)若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种“混合动力驱动”可使车连续匀速行驶，则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 。 【答案】(1)A (2)声源处 (3) 2.25 (4) (5) 【详解】（1）脚踩踏板获得的能量转变为电能，是将机械能转化为电能，其工作原理是电磁感应现象。图乙中：图A是电磁感应实验装置，与工作原理相同； 图B是奥斯特实验，是电流的磁效应； 图C是探究电磁铁磁性强弱的实验； 图D是通电导体在磁场中受力的实验是电动机原理。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （2）电动车行驶安静是因为其本身噪声小，属于从声源处减弱噪声。 （3）[1]锂电池储存的电能 [2]由能量密度公式，得电池质量为 （4）车和骑行者总质量 总重力 阻力 匀速行驶时，牵引力，有用功 电动机效率 （5）电力驱动时，锂电池提供的能量对应有用功 混合动力驱动时，总有用功 人提供的能量 比值 12．某电蒸锅有防干烧功能，可实现温度过高时自动停止加热。其内部由加热电路和控制电路组成，简化电路如图所示。加热电路有高、低温两个挡位，已知U1=220V，R2=121Ω，高温挡电功率1500W。控制电路电压U2=6V，R0=10Ω，R1为热敏电阻，其阻值随锅内温度的变化情况如下表所示。当电磁铁线圈中的电流达到0.15A时，衔铁吸合，触点断开，停止加热。（电磁铁线圈电阻忽略不计） Rt温度/℃ 40 80 100 140 160 200 Rt电阻/Ω 100 50 40 30 25 20 (1)控制电路工作时电磁铁的上端为 极； (2)加热电路停止加热时电蒸锅内的温度 ； (3)低温挡的电功率 和的阻值 。 【答案】(1)S (2)140℃ (3) 1100W 44Ω 【详解】（1）控制电路电流方向：电流从电源正极流出，从线圈上端流入，下端流出。用右手螺旋定则（安培定则）：右手握住螺线管，四指指向电流方向，拇指指向 N 极，螺线管下端为N极，则可判断上端为S极。 （2）由题意，在控制电路中，，，线圈电阻不计，为热敏电阻，、串联。 当电流 时，衔铁吸合，停止加热。由欧姆定律可得总电阻 由串联电路电阻特点，此时热敏电阻阻值 查表可得 时，电蒸锅内的温度 （3）[1][2]由图可知，在工作电路中，，，高温挡功率 。当、都闭合时，与并联，由可知，电压一定时，电阻越小功率越大，即此时为高温档，又因并联电路中总功率 代入数据： 解得， 13．如图甲为SU7新型国产电动汽车，自带“动能回收系统” (1)“动能回收装置”可在刹车时带动发电机工作，将动能转化为 储存起来，从而延长续航里程，应用了原理 （或现象）； (2)图乙所示为汽车远、近光灯的自动控制模拟电路，汽车远、近光灯电控转换器K相当于电压表，闭合开关S，当光强（表示光的强弱程度的物理量，用字母表示，其单位为坎德拉，简写为cd）E≥3cd的光照射光敏电阻R时，汽车上使用的远光灯能自动切换为近光灯。电源电压恒为9V，定值电阻R0的电流与其两端电压的关系如图丙所示，光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系如下表，求： 光强E/cd 1 2 3 4 5 6 光敏电阻R/Ω 36 18 12 9 7.2 6 ①定值电阻R0的阻值； ②当光强E=3cd时，远光灯自动切换为近光灯时，此时电控转换器K两端电压是多少？电阻R0的功率是多少？ 【答案】(1) 电能 电磁感应现象 (2)①6Ω；②3V；1.5W 【详解】（1）[1][2]“动能回收装置”可以在刹车时实现动能回收进行发电，这是发电机的原理，是电磁感应现象，此过程中将动能转化为电能储存起来。 （2）①由丙图可知，R0的电流与其两端电压成正比，所以定值电阻R0的阻值为 ②由实物电路可知，两电阻串联。当光强E=3cd时，由表中数据可知，光敏电阻的阻值为R=12Ω，此时远光灯自动切换为近光灯，根据串联正比分压可得，，代入数值得，，解得U0=3V，即电控转换器K两端电压为3V。 电阻R0的功率为 14．如图甲是创新小组设计的一款恒温箱的工作原理图。控制电路中电源电压U1=12V，电磁铁的线圈电阻可忽略不计，其中R1为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如图乙所示，R为滑动变阻器；工作电路的电源电压U2=220V，其中R2为电热丝，阻值为40 Ω，当控制电路的电流达到0.1A时，电磁铁刚好把衔铁吸下来，工作电路停止工作。 (1)控制电路实际是一个利用电磁铁控制工作电路通断的 （选填“用电器”“电源”或“开关”）；开关S闭合后，控制电路中电磁铁上端为 极； (2)求工作电路工作时消耗的电功率； (3)若滑动变阻器R接入电路的阻值为50Ω，则恒温箱的设定温度为多少℃； (4)若要提高恒温箱的设定温度，滑动变阻器R接入电路的阻值应调大还是调小?简述理由。 【答案】(1) 开关 S (2)1210W (3)80℃ (4)调大，见解析 【详解】（1）[1][2]图控制电路中的电磁铁相当于电路通断路的开关，开关闭合后，电流方向向左，依据安培定则可判定电磁铁的上端为S极。 （2）工作电路工作时消耗的电功率 （3）当控制电路电流I=0.1A，工作电路达到设定温度时，此时控制电路总阻值 若此时滑动变阻器 R 接入电路的阻值为50，热敏电阻R₁此时的阻值 由图乙可得，此时恒温箱的设定温度为 。 （4）若要提高恒温箱的设定温度，由图乙可知，的阻值越小，恒温箱的温度越高，所以当阻值变小时，为了使衔铁吸合时线圈中的电流仍需为0.1A，则要控制电路中的总电阻不变，所以R 接入电路的阻值应调大。 15．在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。 【产品设计】 图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路如图乙所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中是定值电阻，为热敏电阻，其阻值随温度变化关系。 (1)豆芽机盖上开孔的目的是： 。（写出一点即可） (2)为便于观察豆芽的状态，小组给豆芽机配上透明的玻璃盖，但是很快便发现玻璃盖内侧布满了水珠，这是由于水蒸气遇冷 形成的。水珠会使光发生 ，导致豆芽看起来模糊或变形，难以看清细节。 (3)为满足豆芽的生长发育需求，豆芽机发育盒（单层）的高度应不低于20 。（单位） (4)在设计豆芽机的容器时，底部通常会设计成倾斜状，这是为了利用 （选填“重力”或“浮力”）使多余的水分顺利排出。 (5)下图中能反映控温装置中电磁继电器工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【功能调试】 小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于时吸合，此时为加热状态：当电流小于时释放，此时为保温状态。 (6)闭合开关S0，电磁铁的上端是 极，随着温度的升高，图中电磁铁的磁性将 。（选填“变强”、“变弱”或“不变”） (7)以图乙设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是 。 (8)该产品保温功率和加热功率之比为，保温时从最高温经过后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过后到最低温，假设升温和降温过程中每秒内热量的损失量相同且保持不变，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。 【评价改进】 针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 (9)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现自动控温且最高温可调，可在图乙的控制电路中串联一个 （电子元件）。此外，小组成员均认为豆芽机的容器应选用食品级塑料，这样发育出来的豆芽才会更加绿色、健康。 (10)最终，学习小组根据上述活动方案完成了豆芽机的设计与制作，请根据以下评价量表选择一个维度对该设计进行评价 （需说明理由）。 评价维度 合格 优秀 温控情况 仅自动控温 自动控温且最高温可调 材料环保性 耐用性高 耐用且健康 节水情况 水流大小可控 水流大小可控且能自动循环 【答案】(1)见解析 (2) 液化 折射 (3)cm (4)重力 (5)B (6) S 变弱 (7)26 (8)30min (9)滑动变阻器 (10)见解析 【详解】（1）豆芽机盖上开孔可以通风透气、利于散热、平衡湿度、减少压力差等等。 （2）[1][2]水珠是由于水蒸气遇冷液化形成的。水珠会使光发生折射，导致豆芽看起来模糊或变形。 （3）为满足豆芽的生长发育需求，豆芽机发育盒（单层）的高度应不低于20cm。 （4）在设计豆芽机的容器时，底部通常会设计成倾斜状，这是为了利用重力的作用。 （5）电磁继电器工作是利用电流的磁效应工作的。 A．图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故A不符合题意； B．该图是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故B符合题意； C．该图说明异名磁极相互吸引的原理，故C不符合题意； D．图中有电源，通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的原理图，故D不符合题意。 故选B。 （6）[1][2]根据安培定则可知电磁铁的上端为S极，随着温度的升高，热敏电阻阻值在增大，电路中电阻在增大，通过电流在减小，则图中电磁铁的磁性将变弱。 （7）乙图中， S0断开时，衔铁向上弹起，R1与R2串联，S0闭合时，衔铁被吸下，R1没有接入电路，此时电路只有R2工作；达到最高温时，热敏电阻最大，此时电路中电流为I=30mA=0.03A 总电阻 热敏电阻阻值 从图中可知最高温为26℃。 （8）关闭电路，从最高温降到最低温用时t1=l0min；保温时，从最高温降到最低温用时t2=l5min，设散热功率为P散执，根据题意可知保温时温度也要降低，说明散热功率大于保温功率。则关闭电路时，整个降温过程中散失的热量为Q散失=Р散热t1， 保温时，既要产生热量，也要散热，相当于此时对外的散热功率为P散热-Р保温 则保温时，整个降温过程中散失的热量为Q散失′=（P散热-Р保温）t2 由于降低的温度相同，所以散失的热量相同，即P散热t1=（P散热-P保温）t2 代入数据有P散热×l0min=（P散热-P保温）×l5min 解得P保温=P散热 由题知P加热=4P保温 则P加热=P散热 已知整个过程中热量损失功率始终相同，设从最低温加热到最高温需要的时间为t3，从最低温加热到最高温与从最高温降低到最低温相比，温度变化量相同，所以加热时实际增加的热量与停止加热时散失的热量相等，加热时，既要产生热量，也要散热，相当于此时对内部的加热功率为P加热-P散热 则有P散热=（P加热-P散热）t3 代入数据有P散热×l0min=(P散热-P散热)×t3，解得t3=30min。 （9）需实现20℃~25℃自动控温且最高温可调，可在图乙的控制电路中串联一个滑动变阻器。 （10）因为容器使用了食品级塑料，不仅耐用而且对人体更加健康，评价结果为优秀。 16．我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜。潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。 某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R 与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度 时，绿灯正常发光； 当 时，红灯正常发光，当 时，通过电磁铁线圈的电流为200mA。已知电源电压恒定不变且与两灯的额定电压相同，电磁铁线圈的电阻为R₀。 (1)氧气浓度增大时，气敏箱电阻阻值 。 (2)图甲中的A灯为 （选填“红”或“绿”）灯，闭合开关，电磁铁的上端为 极。 (3)闭合开关S，当氧气浓度 时，通过电磁铁线圈的电流为180mA，通过计算求出电磁铁线圈的电阻R₀和电源电压 U。（写出必要的文字说明，表达式，最后结果。）（φ为接线柱`）。 【答案】(1)增大 (2) 绿 N (3)40Ω，18V 【详解】（1）由图乙可知，氧气浓度c越大，气敏箱的电阻R越大，因此氧气浓度增大时，气敏箱电阻阻值增大。 （2）[1]当氧气浓度时，绿灯正常发光。此时气敏箱电阻较大，电路电流较小，电磁铁磁性弱，衔铁在弹簧作用下向上，接通A灯电路，故A灯为绿灯。 [2]根据安培定则，电流从电磁铁下端流入、上端流出，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，因此电磁铁的上端为N极。 （3）从图乙可知，当时，气敏箱电阻，此时电流为；根据图乙可知，c与R为一次函数关系，代入数据解得 故当时，气敏箱电阻 此时电流为 由题可知，气敏箱和电磁铁串联，电源电压不变，因此根据欧姆定律有 代入数据，解得 电源电压 17．某创新小组设计了如图所示的水温自动控制装置。控制电路中，电源电压恒为18V，定值电阻R0为，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化情况如表所示。工作电路中，电源电压恒为220V，发热电阻R1为。发热电阻和热敏电阻均处于水箱中，电磁铁线圈电阻忽略不计。当控制电路中的电流为时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，求： 温度 10 20 30 40 50 60 70 电阻 1000 700 450 250 200 100 50 (1)工作电路正常工作时的电流； (2)水箱中水的最高温度； (3)为了降低水箱中加热水的最高温度，请你写出一个可行的方案，并列出关系式进行说明。 【答案】(1)11A (2) (3)增大控制电路电源电压 【详解】（1）由题意可知，工作电路正常工作时，电路中仅有发热电阻R1，由欧姆定律可得，工作电路正常工作时的电流为 （2）由图可知，控制电路中定值电阻R0和热敏电阻R串联，当控制电路中的电流为时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，由可得，此时控制电路的总电阻为 根据串联电路的电阻特点可得，热敏电阻R的阻值为 由表格可知，此时水箱中水的温度最高可达。 （3）由表格可知，当水温的最高温度降低时，热敏电阻接入电路的阻值变大，由于吸合电流不变，故通过控制电路的电流不变，即不变，根据欧姆定律可知，若要降低水箱中加热水的最高温度，可适当增大控制电路电源电压，或将R0更换为阻值更小的电阻。 五、科普阅读题 18．阅读短文，回答问题。 跨学科实践——制作智能垃圾箱模型 【任务要求】为保护环境、节约资源，同学们设计制作智能垃圾箱模型，实现对可回收垃圾的收集、自动称量、压缩的目的。 【设计制作】任务一：设计制作称重系统。图甲是称重的原理图，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，压力传感器的电阻的阻值与压力的关系图线如图乙所示。某次测试中，将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V。电压表示数能反映回收垃圾质量的大小，可在电压表上标注对应的质量值。（g取10N/kg） 任务二：设计制作压缩系统。图丙是设计制作的工作流程图。 图丁为压缩系统的模型图。当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。从而使压板在收集箱内移动。压缩系统的部分参数如下表，“导程”指螺杆每旋转一周推拉杆移动的直线距离，“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，“电动机效率”指电动机将电能转化为机械能的效率。设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积。 电动机额定功率/W 60 导程/（m·r-1） 1.2×10-2 电动机的额定转速/（r·s-1） 60 减速机的速比 20 电动机的效率/% 90 压板的质量/kg 10 【交流评价】同学间交流，对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价。 (1)雷达发射的超声波是由声源 产生的，改变电动机中的 方向可改变压板运动的方向； (2)“交流评价”“反思改进”是工作流程图中的两个环节，其中环节A为 ；C处提出的问题是 ； (3)关于本次实践活动，下列说法正确的是___________； A．压力传感器受到的压力越大，通过它的电流越大 B．压力传感器受到的压力越大，它的阻值越大 C．电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变大 D．当电压表示数为6V时，可回收物的质量为2kg (4)若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于 s时，电动机启动。电动机以额定功率工作时，压板与回收物的接触面积为800cm²，则压板对回收物的压强为 Pa；（超声波速度取340m/s） (5)实验测试完成后，同学们对模型存在的问题和需要改进的地方进行了交流。他们认为若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是 ；请对模型的设计再提出一个改进的建议或创新方法 。 【答案】(1) 振动 电流 (2) 反思改进 模型的称重精度是否满足要求？”或“压缩系统的能耗是否过高等 (3)D (4) 0.002 2×10⁴ (5) 对传感器进行校准 加装自动分拣或分类识别等功能 【详解】（1）[1]声音是由物体振动产生的，所以雷达发射的超声波是由声源振动产生的。 [2]电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，受到的磁场力的方向与电流的方向和磁场方向有关。所以改变电动机中的电流方向可改变压板运动的方向。 （2）[1][2]根据工作流程图的一般流程，先进行“交流评价”，再根据评价结果进行“反思改进”，所以环节A为反思改进。C处是在交流评价环节，结合“对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价”可知，C 处提出的问题可以是模型的称重精度是否满足要求？”或“压缩系统的能耗是否过高等； （3）A．电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，所以电路中电流是恒定不变的，故A错误； B．由图乙可知，压力传感器受到的压力越大，它的阻值越小，故B错误； C．电路中电流是恒定不变的，回收垃圾质量越大，压力传感器受到的压力越大，它的阻值越小，根据，电压表示数越小，所以电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变小，故C错误； D．将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V，此时压力传感器受到的压力为 由图乙可知，压力传感器对应的阻值为，所以电路中的电流为 则当电压表示数为6V时，压力传感器的阻值为 由图乙可知，此时压力传感器受到的压力为20N，则可回收物的质量为 故D正确。 故选D。 （4）[1]当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。所以若预设值为0.66H，则超声波传播的距离为 则超声波传播的时间为 所以若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于0.002s时，电动机启动。 [2]“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，所以减速机的输出转速为 设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积，则推拉杆的推力为 压板的重力为 则压板对回收物的压强为 （5）[1]若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是对传感器进行校准，减小误差。 [2]对模型的设计提出的改进措施是：加装自动分拣或分类识别等功能，可以做到垃圾分类回收。 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 $ 专题06 电与磁 竞赛培优精练 一、单选题 1．海鲜保存常要求温度低于。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示，控制电路和工作电路的电源电压均为3V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，图乙为热敏电阻的阻值随温度变化的图像。冷库温度时，工作电路报警。下列说法正确的是（   ） A．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为S极 B．冷库温度越低，电磁铁的磁性越强 C．冷库温度为时，控制电路消耗的电功率为0.09W D．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库温度低于时报警 2．物理兴趣小组在老师的指导下设计了如图所示的天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，为可调电阻，为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（   ） A．当蜂鸣器报警时，灯泡同时发光 B．若控制电路电压降低，报警浓度将减小 C．若要调低报警浓度，可调大的阻值 D．天然气浓度增大，电磁铁磁性将增强 3．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲实验现象是由物理学家法拉第发现的 B．图乙中，闭合开关，导体ab只要运动，电流表指针就会偏转 C．图丙是发电机的工作原理图 D．图丁中动圈式扬声器（喇叭）的工作原理和丙图的实验原理相同 4．如图甲所示，某恒温箱的加热电路由交流电源、电热丝等组成，其电路通断由控制电路控制，控制电路由电磁继电器、热敏电阻R1（安装在恒温箱内）、可变电阻器R2、低压电源、开关等组成，R1的阻值随温度变化的关系如图乙所示。调节可变电阻器使得，闭合开关，当恒温箱内温度升高到时，由于电磁继电器的作用，加热电路被断开，电磁继电器的线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．甲图是利用电磁继电器磁性的有无来实现加热电路的通断的 B．恒温箱内温度不断升高时，电磁铁的磁性变弱，加热电路会因此被接通 C．调节可变电阻器使得，恒温箱内温度升高到时，加热电路被断开 D．可变电阻器的阻值变大时，R1的电功率将变大 二、作图题 5．作图题： (1)如图-1，从斜面顶端由静止滑下来的小车，经过A处向右运动，最终停在B处。请以O为作用点，画出小车在A处水平方向所受力的示意图。 (2)如图-2，是由电磁铁P构成的自动空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，S为闸刀开关。当家庭电路中电流达到一定值时，P吸引Q且可绕点转动，S在弹力的作用下绕转动自动断开，切断电路，起到保险作用。请在图中括号内标出电磁铁左侧的磁极名称，画出闸刀开关S所受弹力F的力臂l。 6．图甲是一种双向双动式和面机。和面机工作时，搅拌器可以正反搅拌。小明利用图乙所示的电磁继电器控制搅拌器的正反转。请将工作电路连接完整。 7．某同学设计水位自动报警装置，主要元件有电磁继电器、红灯和绿灯（额定电压220V）、控制电路电源（电源电压6V）、水位控制器等。当水位没有上升到与金属片A接触时，控制电路断开，此时绿灯亮；当水位上升到与金属片A接触时，控制电路接通，此时红灯亮。请用笔画代替导线完成电路连接。 8．按要求作图； (1)小明利用半圆形玻璃砖“探究光折射时的特点”，让光源发出的一束光从空气斜射入玻璃，请你作出反射光线与大致的折射光线； (2)如图所示，在水平向右行驶的小车车厢顶端安置一个水平仪，小车水平地板上放置一物块A，从某时刻起，发现水平仪中的气泡相对小车向右运动，如图所示，请画出此时物块A受力的示意图； (3)如图所示，请把电源的正负极（用符号“+”“-”表示）填写在括号中并把电路图补充完整。要求：闭合开关时，条形磁铁与电磁铁之间互相排斥，并且向左移动滑动变阻器的滑片时，斥力增强。 三、实验题 9．小芳设想完成两个探究实验，首先她探究了某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系，如图1所示。 (1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动； (2)如图，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向 （选填“不变”或“变化”），该磁场可能的分布包括右下图中哪些选项？ （填序号）；以上这种现象就是我们教材中所描述的 现象；利用这种原理人们制成 ； 四、综合题 10．医生对病人进行脑部手术时，需要将病人的体温降至合适的程度。进行手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代。 (1)心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环。如题图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门、都只能单向开启，反向则封闭管路。线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为N极，活塞将向 运动，“电动泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态。 (2)心肺机的另一个功能是用热交换器进行热量交换，通过血液循环调节体温。经监测，病人体温由17℃上升至正常体温37℃历时1h。在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器提供，且不计人体散热，试求热交换器所做的有用功。[设病人质量为60kg，人体的比热容与水相当，为] 11．阅读材料，完成下列问题。 无链条电动自行车 无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统自行车具有很多优点，比如省力、耐用、安静、灵便、结构简单等。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。图甲为一种在售的无链条电动自行车。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量，也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能可转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进，使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。为了保证电动车的续航能力，该车采用了能量密度大的锂电池，其能量密度达160W·h/kg。（能量密度为存储能量与电池质量的比值） 整车 整车质量 40kg 最大车速 26km/h 锂电池 最大噪声 ≤30dB 电压 36V 容量 10A·h 电动机 额定功率 180W (1)脚踩踏板获得的能量转变为电能，图乙中与其工作原理相同的是 。 (2)电动车行驶时极为安静可以从 （选填“声源处”或“传播途中”）减弱噪声。 (3)图甲中这款车的锂电池最多储存的电能约为 J，锂电池的质量为 kg。 (4)测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，在平直路面上可连续匀速行驶，已知行驶时的阻力大小为车对地面压力的0.04，电动机的效率约为 。（取10N/kg，结果保留至0.1%） (5)若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种“混合动力驱动”可使车连续匀速行驶，则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 。 12．某电蒸锅有防干烧功能，可实现温度过高时自动停止加热。其内部由加热电路和控制电路组成，简化电路如图所示。加热电路有高、低温两个挡位，已知U1=220V，R2=121Ω，高温挡电功率1500W。控制电路电压U2=6V，R0=10Ω，R1为热敏电阻，其阻值随锅内温度的变化情况如下表所示。当电磁铁线圈中的电流达到0.15A时，衔铁吸合，触点断开，停止加热。（电磁铁线圈电阻忽略不计） Rt温度/℃ 40 80 100 140 160 200 Rt电阻/Ω 100 50 40 30 25 20 (1)控制电路工作时电磁铁的上端为 极； (2)加热电路停止加热时电蒸锅内的温度 ； (3)低温挡的电功率 和的阻值 。 13．如图甲为SU7新型国产电动汽车，自带“动能回收系统” (1)“动能回收装置”可在刹车时带动发电机工作，将动能转化为 储存起来，从而延长续航里程，应用了原理 （或现象）； (2)图乙所示为汽车远、近光灯的自动控制模拟电路，汽车远、近光灯电控转换器K相当于电压表，闭合开关S，当光强（表示光的强弱程度的物理量，用字母表示，其单位为坎德拉，简写为cd）E≥3cd的光照射光敏电阻R时，汽车上使用的远光灯能自动切换为近光灯。电源电压恒为9V，定值电阻R0的电流与其两端电压的关系如图丙所示，光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系如下表，求： 光强E/cd 1 2 3 4 5 6 光敏电阻R/Ω 36 18 12 9 7.2 6 ①定值电阻R0的阻值； ②当光强E=3cd时，远光灯自动切换为近光灯时，此时电控转换器K两端电压是多少？电阻R0的功率是多少？ 14．如图甲是创新小组设计的一款恒温箱的工作原理图。控制电路中电源电压U1=12V，电磁铁的线圈电阻可忽略不计，其中R1为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如图乙所示，R为滑动变阻器；工作电路的电源电压U2=220V，其中R2为电热丝，阻值为40 Ω，当控制电路的电流达到0.1A时，电磁铁刚好把衔铁吸下来，工作电路停止工作。 (1)控制电路实际是一个利用电磁铁控制工作电路通断的 （选填“用电器”“电源”或“开关”）；开关S闭合后，控制电路中电磁铁上端为 极； (2)求工作电路工作时消耗的电功率； (3)若滑动变阻器R接入电路的阻值为50Ω，则恒温箱的设定温度为多少℃； (4)若要提高恒温箱的设定温度，滑动变阻器R接入电路的阻值应调大还是调小?简述理由。 15．在跨学科实践学习中，某学习小组开展生物学科的“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。 【产品设计】 图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔：淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。小组设计的控温装置内部电路如图乙所示，可实现加热、保温两挡自动切换，其中是定值电阻，为热敏电阻，其阻值随温度变化关系。 (1)豆芽机盖上开孔的目的是： 。（写出一点即可） (2)为便于观察豆芽的状态，小组给豆芽机配上透明的玻璃盖，但是很快便发现玻璃盖内侧布满了水珠，这是由于水蒸气遇冷 形成的。水珠会使光发生 ，导致豆芽看起来模糊或变形，难以看清细节。 (3)为满足豆芽的生长发育需求，豆芽机发育盒（单层）的高度应不低于20 。（单位） (4)在设计豆芽机的容器时，底部通常会设计成倾斜状，这是为了利用 （选填“重力”或“浮力”）使多余的水分顺利排出。 (5)下图中能反映控温装置中电磁继电器工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【功能调试】 小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3V，R0为25Ω，R1为330Ω，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于或等于时吸合，此时为加热状态：当电流小于时释放，此时为保温状态。 (6)闭合开关S0，电磁铁的上端是 极，随着温度的升高，图中电磁铁的磁性将 。（选填“变强”、“变弱”或“不变”） (7)以图乙设计的产品电路分析，“自制豆芽机”内部温度控制的最高温是 。 (8)该产品保温功率和加热功率之比为，保温时从最高温经过后降温到最低温，若关闭电路从最高温只经过后到最低温，假设升温和降温过程中每秒内热量的损失量相同且保持不变，则从最低温加热到最高温需要的时间为 。 【评价改进】 针对设计图纸及项目研究要求，他们认真进行了研究并确定相对应的参数，选购相应器材，并完善产品设计。 (9)若“自制豆芽机”产品要达到“优秀”等级，需实现自动控温且最高温可调，可在图乙的控制电路中串联一个 （电子元件）。此外，小组成员均认为豆芽机的容器应选用食品级塑料，这样发育出来的豆芽才会更加绿色、健康。 (10)最终，学习小组根据上述活动方案完成了豆芽机的设计与制作，请根据以下评价量表选择一个维度对该设计进行评价 （需说明理由）。 评价维度 合格 优秀 温控情况 仅自动控温 自动控温且最高温可调 材料环保性 耐用性高 耐用且健康 节水情况 水流大小可控 水流大小可控且能自动循环 16．我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜。潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。 某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R 与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度 时，绿灯正常发光； 当 时，红灯正常发光，当 时，通过电磁铁线圈的电流为200mA。已知电源电压恒定不变且与两灯的额定电压相同，电磁铁线圈的电阻为R₀。 (1)氧气浓度增大时，气敏箱电阻阻值 。 (2)图甲中的A灯为 （选填“红”或“绿”）灯，闭合开关，电磁铁的上端为 极。 (3)闭合开关S，当氧气浓度 时，通过电磁铁线圈的电流为180mA，通过计算求出电磁铁线圈的电阻R₀和电源电压 U。（写出必要的文字说明，表达式，最后结果。）（φ为接线柱`）。 17．某创新小组设计了如图所示的水温自动控制装置。控制电路中，电源电压恒为18V，定值电阻R0为，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化情况如表所示。工作电路中，电源电压恒为220V，发热电阻R1为。发热电阻和热敏电阻均处于水箱中，电磁铁线圈电阻忽略不计。当控制电路中的电流为时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，求： 温度 10 20 30 40 50 60 70 电阻 1000 700 450 250 200 100 50 (1)工作电路正常工作时的电流； (2)水箱中水的最高温度； (3)为了降低水箱中加热水的最高温度，请你写出一个可行的方案，并列出关系式进行说明。 五、科普阅读题 18．阅读短文，回答问题。 跨学科实践——制作智能垃圾箱模型 【任务要求】为保护环境、节约资源，同学们设计制作智能垃圾箱模型，实现对可回收垃圾的收集、自动称量、压缩的目的。 【设计制作】任务一：设计制作称重系统。图甲是称重的原理图，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，压力传感器的电阻的阻值与压力的关系图线如图乙所示。某次测试中，将1kg的物体放在压力传感器上，电压表示数为8V。电压表示数能反映回收垃圾质量的大小，可在电压表上标注对应的质量值。（g取10N/kg） 任务二：设计制作压缩系统。图丙是设计制作的工作流程图。 图丁为压缩系统的模型图。当雷达监测到回收物高度超过预设值时，压缩系统启动，电动机通过减速机带动转换结构中的螺杆转动，螺杆将转动转化为推拉杆向下的直线运动。从而使压板在收集箱内移动。压缩系统的部分参数如下表，“导程”指螺杆每旋转一周推拉杆移动的直线距离，“减速机的速比”指电动机的转速与减速机的输出转速的比值，“电动机效率”指电动机将电能转化为机械能的效率。设电动机的输出功率等于减速机的输出转速、导程以及推拉杆的推力三者的乘积。 电动机额定功率/W 60 导程/（m·r-1） 1.2×10-2 电动机的额定转速/（r·s-1） 60 减速机的速比 20 电动机的效率/% 90 压板的质量/kg 10 【交流评价】同学间交流，对模型制作过程中遇到的问题、使用效果和创新改进等方面进行评价。 (1)雷达发射的超声波是由声源 产生的，改变电动机中的 方向可改变压板运动的方向； (2)“交流评价”“反思改进”是工作流程图中的两个环节，其中环节A为 ；C处提出的问题是 ； (3)关于本次实践活动，下列说法正确的是___________； A．压力传感器受到的压力越大，通过它的电流越大 B．压力传感器受到的压力越大，它的阻值越大 C．电压表刻度上标注的质量值从左向右逐渐变大 D．当电压表示数为6V时，可回收物的质量为2kg (4)若预设值为0.66H，雷达发射至接收到超声波的时间间隔小于 s时，电动机启动。电动机以额定功率工作时，压板与回收物的接触面积为800cm²，则压板对回收物的压强为 Pa；（超声波速度取340m/s） (5)实验测试完成后，同学们对模型存在的问题和需要改进的地方进行了交流。他们认为若要使模型中的称重装置测量更精确，可采取的方法是 ；请对模型的设计再提出一个改进的建议或创新方法 。 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 $