期末物理复习冲刺专项训练（三）电与磁计算题2025-2026学年人教版物理九年级全一册

期末复习冲刺专项训练(三)电与磁计算题 1.材料一:矢量是物理中非常重要的物理量,矢量包含大小和方向。物理中一般用有向线段表示一个矢量,线段的长度表示矢量的大小,线段的方向表示矢量的方向;且矢量的加法与数值运算不同,其遵守平行四边形定则,具体内容为:如图1所示,将两个矢量的起点重合,以两个矢量为邻边构建平行四边形,对角线的长度和方向即为合矢量的大小和方向。 材料二:物理学上用磁感应强度表示空间中某点的磁场强度,记作B。其中磁感应强度B为矢量,方向与小磁针N极所指的方向相同。 材料三:无限长通电直导线在空间中所激发的磁场强度满足如下规律:为常数,本题中k可以作为已知量,I为通电导线的电流大小,r为空间中某点到直导线垂线段的大小; 磁感线为绕着导线的同心圆,方向满足右手定则:大拇指指向电流的方向,四指弯曲的方向为磁场的方向。若空间中同时存在多条直导线,他们在空间中某点产生的磁场可彼此独立计算之后在按照矢量加法的方法进行合成。空间中方向的表示方法:若方向垂直于纸面向里,则记为,反之则记为。 (1)如图2所示,空间中存在竖直向上的无限长通电直导线,电流大小为,试求M点的磁感应强度的大小和方向,已知M点到直导线的距离为a。 (2)如图3所示,空间中存在两个无限长通电直导线,位置以及电流方向如图3所示,电流大小均为。已知AC垂直于BC,,。求C点磁感应强度的大小和方向。 2.增程式电动汽车由电池供电,以电动机驱动,可以到充电站给电池充电,也可以由车上的汽油机带动发电机给电池充电。已知某增程式汽车电池可储存电能50kW⋅h,正常行驶时电池消耗电能的80%转化为汽车的机械能。汽油机工作给电池充电时,汽油完全燃烧释放的内能中有40%最终转化成电能并储存于电池。油箱容积为60L, 汽油=0.75kg/L,q汽油=4.5 107 J/kg,假设汽车行驶时受到的阻力恒为1000N。在某次测试中,汽车以90km/h的速度行驶了2h,求: (1)发电机的原理是 ,本次测试中汽车行驶的距离是 ? (2)1L汽油可发电多少J? (3)该增程式汽车满油满电可行驶多少km? 3.有一种电加热恒温箱,工作原理如图所示,控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R0和热敏电阻R1组成;工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44 的电热丝组成。其中,电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时,衔铁才吸合,切断工作电路;热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图。求: (1)电热丝正常工作时的功率; (2)电热丝正常工作100s产生的热量; (3)如果恒温箱的温度设定为50 ,求电阻箱R0应接入电路的电阻。 4.王斌学了电磁继电器的知识以后,突发奇想:自己能不能制作一个像麦当劳那里的烘手器呢?他开始设计了一个电路,如图甲所示,R0为光敏电阻,为用电动机做成的简易吹风机,试用以后,觉得干手的速度还有点慢,于是他又想,如果在不影响电动机正常工作的情况下加一个“220V 1000W”的电热丝,那效果也许会更好,请回答以下问题: (1)所加电热丝的电阻是多少? (2)在图乙中画出接入电热丝后的电路图(电热丝可用电阻的符号表示); (3)若电热丝消耗的能量,用来给水加热并被水全部吸收,那么它正常工作7min能使多少初温为10 的水温度升高到30 ? 5.如图,一质量为40g.体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中,在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管,小灯泡标有“6V3W“字样,通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表,假设灯丝电阻保持不变,不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响. I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 (1)闭合开关后,通电螺线管A端是 极,调节滑动变阻器,滑片向右移动,则通电螺线管的 会增强. (2)闭合开关,调节滑动变阻器使铁制小球能够悬浮在水中,此时,小灯泡消耗的功率是多少W ? (3)闭合开关,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,当铁制小球静止时,小球对容器底的压力是多少N ? 6.科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温箱温控电路,它包括控制电路和受控电路两部分,用于获得高于室温、且温度在一定范围内变化的“恒温”.其中控制电路电源电压为36 V,R为可变电阻,Rt为热敏电阻(置于恒温箱内),热敏电阻阻值随温度变化的关系如图乙所示,继电器线圈电阻R0为50 .已知当控制电路的电流达到0.04A时,继电器的衔铁被吸合;当控制电路的电流减小到0.036 A时,衔铁会被释放.加热器的规格是“220 V 1000 W”,恒温箱内部空间大小是2 m3,空气的密度是1.30 kg/m3,比热容是103 J/(kg ). (1)如图甲所示状态,通过加热器的电流多大? (2) 加热器产生的热量有80 %转化为恒温箱内空气的内能,若使恒温箱内空气温度从25 升高到65 ,加热器需正常工作多长时间? (3) 若要使恒温箱内可获得上限为100 的“恒温”,当可变电阻R调节到多大? (4)如果需要将恒温箱内的下限温度设为50 的“恒温”,则应将可变电阻R调节为多大? 7.小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路,如图所示.其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源(加热器在恒温箱内,图中未画出);R1处于恒温箱内,如图是小明通过实验测得R1的阻值随温度变化的关系曲线;电磁继电器的电源电压U=6 V,电磁继电器线圈的电阻可不计,通过实验测得当电流为40 mA时,电磁继电器的衔铁被吸合、恒温箱内的加热器停止加热,此时可变电阻R2=0 ,恒温箱可保持60 恒温. (1)当恒温箱保持恒温60 时,热敏电阻R1的阻值是多少? (2)如果图中的“交流电源”的额定功率是1500 W,则它在正常工作情况下,每天加热50次,每次加热10min,则“交流电源”每天消耗电能多少千瓦时? (3)如果要使恒温箱内的温度保持100 ,可变电阻R2的阻值应调为多少? 8.一位设计师设计了一种“重力灯”。无论你在地球哪一个角落,无论当地的天气如何,它都可以实现照明。如图甲是这种“重力灯”的结构简化图,当重物下落时拉动绳子,转轴转动时,小灯泡就可以发光。重复以上操作,可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物,该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中,就可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min。(g取10N/kg) (1)甲图虚线框内一定有 ,它的工作原理是 ; (2)求重物下落时,重力做功的功率;( ) (3)求重物在一次下落过程中,甲图装置能量转化的效率;( ) (4)取下灯泡,将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验(设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出3.6V电压);R0为标有“5 0.3A”的定值电阻,滑动变阻器R1标有“50 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的阻值变化范围。( ) 9.如图甲所示,是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88 的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R1(可取值范围为0~120 )和热敏电阻Rt组成的,热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时,衔铁才吸合,从而切断右边工作电路,停止加热。 (1)由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高怎样变化? (2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。 (3)如果恒温箱的温度设定为60 则电阻箱R1应取多大阻值。 (4)该恒温箱可设定的最高温度是多少。 10.某家用电热水器,其工作模式和相关参数如下表所示。图为电热水器的原理图,包括工作电路和控制电路两部分,通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。R0、R1为电热丝,R2为滑动变阻器,R为热敏电阻(置于电热水器内),其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯,忽略指示灯对电路的影响。 (1)分析说明当绿灯亮时,电热水器处于保温状态还是加热状态? (2)R1工作时的电阻是多大? (3)该电热水器处于加热状态时,工作4.2min,可使1L水的温度升高40 ,则该电热水器的效率是多少?[,计算结果精确到0.1%] 电源 220V 50Hz 加热功率 800W 保温功率 40W 水容量 1.0L 11.人们对自我保护越来越关注。图甲为某品牌足浴盆的相关参数,其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分(如图乙所示)。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V,电磁继电器线圈的电阻可不计,加热至40 时,自动进入保温模式,此时电磁继电器线圈的电流达到30mA,热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图丙所示。 (1)求R2的阻值; (2)在一次使用过程中,加热时间为5min,则加热过程中消耗的电能是多少?不计热损失,这些热量可使5kg的水温度升高多少;[c水=4.2 103J/(kg )] (3)为使温度加热至40 时,自动进入保温模式,滑动变阻器的电阻需要调到多大? (4)若想温度加热到45 时,自动进入保温状态,应该如何操作? 12.图甲所示是一种电加热恒温箱的工作原理电路图。恒温箱加热时定值电阻的功率为880W,控制电路电压为6V,线圈电阻为,电阻箱最大阻值为,热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图乙所示,当控制电路电流达到30mA时,衔铁自动吸合,工作电路断开,停止加热。 (1)R0的电阻为多大? (2)若恒温箱设定的温度为100 ,电阻箱R1的取值为多大? (3)要提高恒温箱的设定温度,R1的取值应该增大还是减小?计算求出该恒温箱可设定的最高温度。 13.为响应国家提出的“创建海绵型城市”的号召,小明设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为12V。最大容量为100Ah的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。已知R0为定值电阻,R为压敏电阻,压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连,AB∶BO=4∶1,压敏电阻的阻值随压力化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V) 压级电阻受到的压力F/N 60 120 180 240 300 360 420 480 ..... 压敏电阻R阻值/ 500 360 260 180 120 80 65 55 (1)“发电玻璃”光电转化率接近20%,要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电,在太阳能电池板充电工作过程中,将太阳能转化为电能。蓄电池充满电后,电能是多少焦耳?则选用的“发电玻璃”面积至少为多少m2;(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算) (2)①按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为360N,通过电磁铁线圈的电流为100mA排水泵启动,求定值电阻R0的阻值; ②当水位回落到浮体只有体积浸入水中时,硬质杠杆ABO仍处于水平位置,线圈中电流为30mA,排水泵停止工作,则小明应选择重力为多大的浮体。 14.如图甲是某自动控温电热水器的电路图,其中控制电路电压恒为6V,R1为热敏电阻,置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计,R1阻值随温度变化的关系如图乙所示,R2为可调电阻,用来设定电热水器的水温;R3、R4为纯电热丝,均置于水箱中,R3=22 ;电磁铁线圈电阻忽略不计,当电磁铁电流达到0.2A时,继电器衔铁被吸下来;工作过程中,电源电压均保持不变。 (1)加热时电热丝R3的功率为多少?如果电热水器储有60kg的水,电路处于加热状态,正常工作1小时,产生的热量80%被水吸收,则水温升高了多少 ?[,结果保留1位小数] (2)如果将电热水器水温设为60 ,R2的阻值应该调至多少 ? (3)为了使恒温箱内设定的温度降低一些,请你想出一种办法? 15.电动汽车主要依靠电动机驱动车轮行驶.某品牌电动汽车有关数据如表所示,在一次测试过程中,该车以最大功率在水平地面上3min内匀速直线行驶了4km.请回答下列问题: 车辆类型 电动汽车 电池类型 磷酸铁锂电池 续航里程 千米 最大功率 100kW (1)电动机的工作原理是 ; (2)若该汽车的牵引力由效率为20%的汽油机来提供,在上述测试过程中以相同速度行驶相同距离需要消耗多少kg的汽油?( )() (3)若电动汽车的能量利用率是80%,电价为0.5元/度。1月4号后国内汽油的价格调为10元/kg,请你通过计算比较电动汽车和燃油车在完成上述测试过程中消耗的费用,哪个更低? 16.某款可自动调温灯暖型浴霸的简易电路如图甲所示。控制电路电压恒为12V,电磁铁线圈的电阻,热敏电阻的阻值随温度变化的曲线如图乙所示;工作电路电压为,灯泡、均标有“220V 484W”字样。当电磁铁线圈中电流时,继电器的衔铁被吸合,工作电路断开;当线圈中的电流时,继电器的衔铁被释放,工作电路闭合。求: (1)控制电路工作时,电磁铁的上端为 (选填“N”或“S”)极。 (2)两灯正常工作时的总电流。( ) (3)若工作电路的实际电压为200V,每个灯泡的实际功率。( ) (4)将此装置放在浴室内,温度可控制的范围。( ) 17.图甲是跨学科实践小组同学设计的一款家用即热式饮水机。控制电路的电源电压 ,定值电阻 ,为置于储水箱内底部的压敏电阻,压敏电阻的受力面积 ,其阻值与压力有关。压敏电阻 RF的阻值与水位 h的关系见下表。当储水箱水位 h=0.08 m,开关K被释放,指示灯发光,开始往储水箱注水;当控制电路中通过电磁铁线圈的电流I=0.06A 时,开关K被吸上,指示灯熄灭,注水停止。电磁铁线圈电阻不计。 水位h/m 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 0.48 0.56 压敏电阻 RF/ 250 210 170 130 90 50 10 (1)当水位h=0.08m时,求压敏电阻RF的阻值和控制电路中通过电磁铁线圈的电流; (2)从开始注水到注水停止的过程中,求储水箱底部的压敏电阻RF受到压力的变化量; (3)如图乙所示,管道粗细均匀,管道的横截面积 ,水流以0.1m/s的速度匀速流过加热区管道,加热区管道上均匀缠绕阻值为44 的电热丝,电热丝两端的电压为220V。假设电热丝产生的热量全部被水吸收。求某次从出水口持续接热水3.6 L 消耗的电能。 18.实践小组设计了有超载限制系统的提升重物的装置,示意图如图1所示,承重板的上表面装有压力传感器,装置由电动机提供动力。在控制电路中,电源电压为12V,压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F变化的部分数据如图2所示。闭合开关S₁和S,当力敏电阻受到的压力达到4000N时,电磁铁线圈中的电流为0.03A,电磁铁将衔铁吸下,B、C两个触点断开,电动机停止工作。电磁铁线圈的电阻忽略不计。 (1)开关S₁闭合时,电磁铁的上端为 (选填“N”或“S”)极; (2)定值电阻R0阻值为多少? (3)当力敏电阻受到压力为1000N时,控制电路的总功率是多大? (4)若要将该装置的最大载重量调小,提出对控制电路的一条调整措施。 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 参考答案 1.(1);方向为垂直纸面向里 (2);方向为右上,且与竖直方向夹角为 【详解】(1)由题可知,直导线电流大小为,M点到直导线的距离为a, 根据,M点磁感应强度的大小为 根据右手定则,M点磁场方向为:垂直纸面向里; (2)图3的中,,, 则 A处导线在C点产生的磁场强度为 方向为:水平向右, B处导线在C点产生的磁场强度为 方向为:竖直向上, 两磁场方向垂直,C点磁感应强度大小为以两磁场为直角边组成的直角三角形的斜边长,即 设C点磁感应强度方向与竖直方向的夹角为,则有 解得 即C点磁感应强度方向为:右上,且与竖直方向夹角为 2.(1) 电磁感应现象 180km (2)1.35 107J (3)792km 【详解】(1)[1]发电机通过导体在磁场中做切割磁感线运动,将机械能转化为电能,其核心原理是电磁感应现象。 [2]本次测试中汽车行驶的距离是 (2)汽油的质量 1L汽油完全燃烧放出的热量 可发电 (3)汽油完全燃烧可发电 该增程式汽车满油满电可产生机械能 该增程式汽车满油满电可行驶的路程 3.(1)1100W;(2)1.1 105J;(3)50 【详解】解:(1)电热丝工作时的功率 (2)电热丝正常工作100s产生的热量 Q=W=Pt=1100W 100s=1.1 105J (3)如果恒温箱的温度设定为50 ,由图乙可知,热敏电阻的阻值R1=100 ,由题知,此时控制电路的电流 I=60mA=0.06A 根据欧姆定律有 即 解得:R0=50 。 答:(1)电热丝正常工作时的功率为1100W; (2)电热丝正常工作100s产生的热量为1.1 105J; (3)如果恒温箱的温度设定为50 ,电阻箱R0接入电路的阻值为50 。 4.(1)48.4 ;(2) ;(3)5kg 【详解】解:(1)电热丝的电阻 (2)[2]电热丝和电动机互不影响,则应并联连接,如图: (3)[3]电热丝正常工作,故电热丝的功率 P=P额=1000W 电热丝消耗的电能 W=Pt=1000W 7 60s=4.2 105J 由于电热丝消耗的能量,用来给水加热并被水全部吸收,则 Q吸=W=4.2 105J 水的质量 答:(1)所加电热丝的电阻是48.4 ; (2)如上图所示; (3)正常工作7min能使5kg初温为10 的水温度升高到30 。 5. N 磁性 0.48W 0.15N 【详解】(1)根据安培定则,螺线管中电流从B端流入、A端流出,则螺线管的A端为N极;滑动变阻器P向右移动时,接入电路中的电阻变小,电路中电流变大,再线圈匝数一定时,螺线管中电流越大,磁性越强. (2)小球受到的重力G=mg=40 10-3kg 10N/kg=0.4N.S闭合后,小球悬浮,此时F浮=G+F.此时小球所受浮力F浮= 水gV排= 水gV=1.0 103kg/m3 10N/kg 50 10-6m3=0.5N,则F= F浮-G=0.5N-0.4N=0.1N.查表可知,此时电路中的电流I=0.2A.根据灯的铭牌可知RL===12 ,此时灯泡消耗的功率是PL=I2RL=(0.2A)2 12 =0.48W. (3)当小灯泡正常发光时,电路中电流为I=IL===0.5A,查表可知此时通电螺线管对小球的吸引力F=0.25N,此时小球受到向下的力为F+G=0.25N+0.4N=0.65N,而受到向上的力为F浮= 0.5N,0.65N>0.5N,所以小球将沉底.当小球沉底静止时,除了受到F、G、F浮之外,还受到容器底的支持力F支,由受力分析可知:F+G=F浮+F支,则F支=F+G-F浮=0.25N+0.4N-0.5N=0.15N.因容器底对小球的支持力与小球对容器底的压力为一对相互作用力,所以小球对容器底的压力F压= F支=0.15N. 6.(1)4.55A(2)130s(3)450 (4)150 【详解】(1)由图甲所示电路可以知道,工作电路是通路,加热器处于加热状态.受控电路电源电压为220V,加热器的规格“220V 1000W”,此时加热器在额定电压下工作,其电流为: (2) 恒温箱内空气温度从25 升高到65 需要吸收的热量为: 设加热器需正常工作时间为t,则放出的热量为W=Pt(其中P=1000W), 根据已知列方程如下:80% Pt=1.04 105J,计算得t=130s; (3) 若要使恒温箱内可获得上限为100 的“恒温”,欲使电流达到0.04A的最高衔接电流,控制电路的电阻应该为,读图乙可知100 时热敏电阻的阻值为400 ,所以可变电阻R此时调节为:900 -400 -50 =450 ; (4) 当获得最高温度为50 时,欲使电流达到0.036A的最低释放电流,控制电路的电阻应该为,读图乙可知50 时热敏电阻的阻值为800 ,所以可变电阻R此时调节为:1000 -800 -50 =150 ; 7.(1)150 ;(2)12.5kw h;(3)60 【详解】(1)当恒温箱保持恒温60 时,控制电路中电流为I=40mA=0.04A.因控制电路电源电压U=6V,所以控制电路中的总电阻为R总===150 .又因此时可变电阻R2=0 ,根据串联电路电阻关系R总=R1+R2,可得热敏电阻R1=R总-R2=150 -0 =150 . (2) “交流电源”每天加热的总时间为t=10min 50=600s 50=3 104s,则“交流电源”每天消耗电能为W=Pt=1500W 3 104s=4.5 107J=12.5kW h. (3)由题意可知,当恒温箱内温度达到100 时,加热器停止加热、电磁继电器的衔铁被吸合,此时控制电路中电流为I=40mA=0.04A,即此时控制电路的总电阻仍然为R总=150 .由图像可知,当恒温箱内温度达到100 时,热敏电阻R1阻值为90 ,则可变电阻R2的阻值应调为R2=R总-R1=150 -90 =60 . 8. 发电机 电磁感应 2.5W 40% 7~25 【详解】解:(1)[1][2]转轴转动时,小灯泡就可以发光,即产生了电能,所以甲图虚线框内一定有发电机;发电机的工作原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会在导体中产生感应电流,即它的工作原理是电磁感应原理。 (2)[3]这个质量为25kg的重物,它的重力 它的重力是250N;重物下落高度为2.4m,则这个过程重力做的功 重力做的功是600J;这个过程可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min,也是说重物下落2.4m,消耗的时间是,根据可知,重力做功的功率 重力做功的功率是2.5W。 (3)[4]由[3]解析可知,重力做的功是600J,这是总功;这个过程中可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min,正常发光,则灯的电功率是1W,时间是,那么根据可知,甲图装置所做的有用功 甲图装置能量转化的效率 甲图装置能量转化的效率是40%。 (4)[5]观察题中的条件,R0为标有“5 0.3A”的定值电阻,即流过R0的电流最大只能是0.3A;滑动变阻器R1标有“50 1A”,即流过R1的电流最大只能是1A;电流表选择量程为0~0.6A,即流过电流表的电流最大只能是0.6A;由上述可知,三个电流值:0.3A、1A、0.6A,并且这个是串联电路,电流处处相等,那么电路中最大电流只能是0.3A,根据欧姆定律得 解得,即R1最小阻值为7 ; 电压表选择量程为0~3V,则电压表的示数最大只能是3V,电压表并联在R1两端,则R1两端的最大电压是3V,根据串联电路的分压原理,电阻越大,分得的电压越大,则这时R1的电阻是最大的,根据可知 解得,即R1最大阻值为25 ;综上所述,为了保证电路安全,R1接入电路的阻值变化范围是7~25 。 答:(1)甲图虚线框内一定有发电机,它的工作原理是电磁感应; (2)重物下落时,重力做功的功率是2.5W; (3)重物在一次下落过程中,甲图装置能量转化的效率是40%; (4)为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是7~25 。 9.(1)随着温度的升高热敏电阻Rt的阻值逐渐减小;(2)2.5A;1.65 105J;(3)60 ;(4)180 【详解】(1)观察乙图坐标轴可知,随着温度的升高热敏电阻Rt的阻值逐渐减小。 (2)工作电路中电热丝R0工作时的电流为 工作5min产生的热量为 (3)衔铁被吸下时控制电路总电阻为 由乙图可知当温度为60 时,热敏电阻Rt的阻值为90 ,则可求此时电阻箱R1阻值为 R1=R总-Rt=150 -90 =60 (4)设定温度越高则热敏电阻Rt的阻值越小,总阻值须达到150 衔铁才会被吸下,则当滑动变阻器取得最大值为120 时,热敏电阻Rt的阻值最小为 Rtmin=150 -120 =30 对应乙图可知,可测量最高温度为180 。 答:(1)随着温度的升高热敏电阻Rt的阻值逐渐减小; (2)电热丝R0工作时的电流为2.5A,工作5min产生的热量为1.65 105J; (3)如果恒温箱的温度设定为60 则电阻箱R1应取60 ; (4)该恒温箱可设定的最高温度是180 。 10.(1)保温状态;(2)1149.5 ;(3)83.3% 【详解】解:(1)当电磁继电器的衔铁被释放时,动触头与上方静触头接触,红灯亮,R0单独工作,总功率P=;当电磁继电器的衔铁被吸下时,动触头与下方静触头接触,绿灯亮,R0与R1串联工作,总功率P'=。比较得出,红灯亮时总功率较大,为加热状态;绿灯亮时总功率较小,为保温状态。 (2)R0的电阻是 R0===60.5 保温时的功率 P保温= 即 40W= 解得 R1=1149.5 (3)1L水的温度升高40 吸收的热量 Q=c水m t=c水 水V t=4.2 103J/(kg ) 1.0 103kg/m3 10-3m3 40 =1.68 105J 加热4.2min消耗的电能 W=P加热t=800W 4.2 60s=2.016 105J 电热水器的效率 = 100%= 100%≈83.3% 答:(1)当绿灯亮时,电热水器处于保温状态; (2)R1工作时的电阻是1149.5 ; (3)该电热水器的效率是83.3%。 11.(1)24.2 ;(2)6.3 105J;30 ;(3) 160 ;(4)若想温度加热到45 时,自动进入保温状态,应该减小滑动变阻器的电阻。 【分析】(1)在工作电路两电阻并联,同时工作时为加热模式,保温模式只有R1接入电路中,根据甲中参数,先计算R2的功率,再根据电功率的公式计算R2的阻值。 (2)由W=Pt计算加热过程消耗的电能;根据Q=cm t算出水升高的温度。 (3)由欧姆定律算出电路的总电阻,根据串联电路电阻的规律算出滑动变阻器的电阻。 (4)从图丙可知,要提高恒温箱的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值;但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA,根据欧姆定律就要减小滑动变阻器的电阻。 【详解】解:(1)由题知,加热至40 时,控制电路中的弹簧会将衔铁拉起来,自动进入保温模式,由图乙知,此时工作电路中只有R1接入电路;当温度降低时,控制电路中的电磁铁会将衔铁吸下来,进入加热模式,由图乙知,此时工作电路中R1和R2并联接入电路;所以R2的功率 P2=P加热-P保温=2100W-100W=2000W R2的阻值 (2)加热5min消耗的电能 W=P加热t=2100W 5 60s=6.3 105J 水升高的温度 (3)温度加热至40 时,此时电磁继电器线圈的电流达到30mA,由图丙知,此时热敏电阻Rx的阻值为40 ,电路的总电阻 滑动变阻器的电阻 R滑=R-Rx=200 -40 =160 (4)若想温度加热到45 时,自动进入保温状态,即要提高恒温箱的设定温度,从图丙可知,要提高恒温箱的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值,但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA,根据欧姆定律就要减小滑动变阻器的电阻。 答:(1)R2的阻值为24.2 ; (2)在一次使用过程中,加热时间为5min,则加热过程中耗的电能是6.3 105J;不计热损失,这些热量可使5kg的水温度升高30 ; (3)为使温度加热至40 时,自动进入保温模式,滑动变阻器的电阻需要调到160 ; (4)若想温度加热到45 时,自动进入保温状态,应该减小滑动变阻器的电阻。 12.(1)55 ;(2)130 ;(3)增大,190 【详解】解:(1)由 可得, 的电阻 (2)由题可知,恒温箱达到设定温度时,控制电路电流为 由欧姆定律可知,控制电路总电阻 由图乙可知,温度达到 时,的阻值为:,由串联电路电阻规律可知,电阻箱的取值 (3)从图乙可知,要提高恒温箱的设定温度,热敏电阻的阻值就要减小;为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA,根据欧姆定律就要增大电阻箱连入的电阻值,即的阻值必须增大;恒温箱能够达到设定温度的情况下,热敏电阻的最小值 由图乙可知,的阻值为时,温度为 ,故该恒温箱可设定的最高温度是。 答:(1)的电阻为; (2)若恒温箱设定的温度为,电阻箱的取值为; (3)要提高恒温箱的设定温度,的取值应该增大;该恒温箱可设定的最高温度为。 13.(1)1.2 kW h,1.2m2;(2)①40 ,②8N 【详解】解:(1)在太阳能电池板充电工作过程中,将太阳能转化为电能。蓄电池充满电时储存的电能为 W=UIt=12V 100A 3600s=4.32 106J=1.2 kW h 由题知,发电玻璃光电转化率接近20%,在5h内对控制电路的蓄电池充满电,太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率1000W=1kW,设“发电玻璃”面积至少为S,则有 则选用的“发电玻璃”面积为 (2)当浮体刚好浸没时,压敏电阻受到压力为360N,由表中数据知,此时压敏电阻的阻值R=80 ,控制电路中R与R0串联,通过控制电路中的电流为 I=100mA=0.1A 由串联电路特点和欧姆定律可得,定值电阻的阻值为 设此时连杆对A端的作用力为FA,压敏电阻对B处的作用力为FB,已知 AB∶BO=4∶1 则 AO∶BO=5∶1 根据杠杆的平衡条件有 FA lOA=FB lOB 则 因为力的作用是相互的,所以A端对浮体向下的压力为 由力的平衡条件可得,此时浮体受到的浮力为 ① 当浮体只有体积浸入水中时,由阿基米德原理可得此时的浮力为 此时控制电路中电流为30mA=0.03A,由串联电路特点和欧姆定律可得,此时压敏电阻的阻值为 由表中数据知,压敏电阻受到压力FB'=120N,由杠杆平衡条件有 所以有 同理可得,此时浮体受到的浮力为 即 ② 解①②可得:F浮=80N,G=8N。 答:(1)蓄电池充满电后,电能是4.32 106J,则选用的“发电玻璃”面积至少为1.2m2; (2)定值电阻R0的阻值是40 ,小明应选择重力为8N的浮体。 14.(1)2200W,25.1 ;(2)20 ;(3)减小滑动变阻器连入的电阻值 【详解】解:(1)分析甲图知道,当衔铁与上方触点接通时,电路中只有R3工作,为加热状态;当衔铁与下方触点接通时,电路中R3与R4串联,一起工作,为保温状态;加热时电热丝R3的功率为 电路处于加热状态,正常工作1小时,消耗的电能 产生的热量80%被水吸收,即 Q吸=80% Q=80% 7.92 106J=6.336 106J 由Q吸=cm t可知水升高的温度为 (2)如果将热水器中的水温设置为60 ,此时控制电路中的电流刚好为0.2A,由可知,此时控制电路的总电阻为 由图像知道,60 时R1的阻值为10 ,则R2的阻值为 (3)由图乙知道,要降低恒温箱的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值;但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为0.2A,根据欧姆定律可知,应减小滑动变阻器连入的电阻值或增大电源电压。 答:(1)加热时电热丝R3的功率为2200W,水温升高了25.1 ; (2)R2的阻值应该调至20 ; (3)减小滑动变阻器连入的电阻值或增大电源电压。 15. 通电线圈在磁场中受力转动或通电导体在磁场中受力运动 2kg 电动汽车的费用更低 【详解】解:(1)通电线圈在磁场中受力转动或通电导体在磁场中受力运动 (2)汽车做的功为 汽油机燃料产生的内能为 汽油的质量为 (3)电动汽车消耗的电能为 电费为 (取3.13、3.1或3元均可) 消耗汽油的费用为 因此电动汽车的费用更低。 答:(1)电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动; (2)汽油的质量为2kg; (3)电动汽车的费用更低。 16. S 4.4A 400W 22 ~32 【详解】解:(1)电源右端为正极,电流从电磁铁上端流入,根据右手螺旋定则,电磁铁的上端为S极。 (2)灯泡L1、L2均标有“220V 484W”,故 (3)小灯泡电阻 实际电压为200V时,小灯泡实际功率 (4)当时,工作电路恰好断开 由图可知当时 当时,工作电路恰好闭合;总电阻为 同理可得 , 所以室内温度可控制范围在22 ~32 。 答:(1)电磁铁的上端为S极; (2)两灯正常工作时的总电流为4.4A; (3)工作电路的实际电压为200V,每个灯泡的实际功率为400W; (4)此装置放在浴室内,温度可控制的范围22 ~32 。 17.(1),0.02A;(2)0.2N;(3) 【详解】解:(1)由表可知,当水位h=0.08m时,压敏电阻。控制电路中,和串联,则此时控制电路中通过电磁铁线圈的电流为 (2)当储水箱水位 h=0.08m时,开关K被释放,指示灯发光,开始往储水箱注水,此时水对压敏电阻的压强为 水对压敏电阻的压力为 当控制电路中通过电磁铁线圈的电流I=0.06A 时,开关K被吸上,指示灯熄灭,注水停止,此时压敏电阻阻值为 由表可知,此时储水箱水位 ,此时水对压敏电阻的压强为 水对压敏电阻的压力为 则储水箱底部的压敏电阻RF受到压力的变化量为 (3)从出水口持续接热水3.6L需要的时间为 则持续接热水3.6L 消耗的电能为 答:(1)当水位h=0.08m时,压敏电阻RF的阻值为,控制电路中通过电磁铁线圈的电流为0.02A; (2)从开始注水到注水停止的过程中,储水箱底部的压敏电阻RF受到压力的变化量为0.2N; (3)从出水口持续接热水3.6 L 消耗的电能为。 18. S 360 0.3W 减小的阻值 【详解】(1)[1]由右手螺旋定则可知,螺线管上端是S极。 (2)[2]由图知,当压力时,,电磁铁线圈中的电流为0.03A,则定值电阻R0阻值 (3)[3]由图知,当压力时,,电路中电流为 此时控制电路的总功率 (4)[4]要将该装置的最大载重量调小,力敏电阻阻值会变大,控制电路的电流不变,由可知,电源电压不变,电路的总电阻不变,所以可以减小的阻值。 答案第1页,共2页 答案第1页,共2页 学科网(北京)股份有限公司 $