专题2 实际应用类电学综合计算-【一战成名新中考】2026中考物理·纯练版总复习·重难计算突破优质PPT课件

物理 1 2 二、电学综合计算 专题2 实际应用类电学综合计算 3 多挡位用电器类 1.[2024重庆B卷]如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电 路简化图，其中的阻值为 ，和 均为阻值不变的电热丝，饮 水机有加热和保温挡，正常工作时，保温挡功率为 4 （1）求饮水机在保温挡正常工作时的电流； 解：保温挡功率，由 可得，饮水机在保温挡正常工 作时的电流 ； （2）当只有饮水机工作时，将水从加热到 ，加热前后公 园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率 ； 解：水吸收的热量 ，消耗的电能 ， 加热效率 ； 5 （3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池 为饮水机供电.已知晴天太阳能电池一天能发电 ，要求所有 太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天.饮水机每天正常工作加 热时间计为，保温时间计为 ，求至少要安装多大面积的太阳能电池. 6 解：当、 闭合时为加热挡，加热挡功率 ， 每天加热3小时消耗电能 ， 保温挡功率 ， 每天保温 消耗的电能， 每天需消耗的电能 ， 3天需消耗的电能 ， 需太阳能电池板的面积 . 7 2.[2024湖北]小红用图甲的手持挂烫机帮家人熨烫衣物，挂烫机内的水被 加热汽化后喷出.图乙为挂烫机的等效电路，为加热电阻， 为限流电 阻，为自动温控开关.将挂烫机接入电路， 在位置“1”，前端电热板被加 热，电路中的电流为；当温度升到时， 切换到位置“2”，挂烫 机处于待机状态，电路中的电流为，当温度降到时， 又回到 位置“1”.#1 8 （1）求 的阻值； 解：当在位置“1”时，接入电路，电路中的电流为 ， 由欧姆定律可得，的阻值 ； （2）求挂烫机待机状态的功率； 解：当在位置“2”时， 接入电路，挂烫机处于待机状态， 则由 可得，挂烫机待机状态的功率 ； 9 （3）熨烫过程中，电路的电流随时间变化如图丙，求挂烫机 消 耗的电能； 解：挂烫机加热状态时的功率 ， 由图丙可知，挂烫机处于加热状态的时间 ，处于待机状态的时间 ， 挂烫机 消耗的电能 ； 10 （4）请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语. 【答案】设计的提示语可以为：①通电即加热,请注意防烫；②使用完请及 时拔掉插头；③高温蒸汽，请勿对人；④切勿用手触碰电热板；⑤使用时 请勿离人；⑥使用时请勿覆盖等. 11 3.[2024自贡改编]图甲是琪琪家某型号电热加湿器的电路图，图丙为其部 分技术参数、 为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且 ，为开关，1、2、3为触点，通过旋转开关 可实现“关”“低挡” “高挡”之间的切换. 12 解：由图甲可知，开关 接1触点时，电路断路，为关；接2触点时两电阻 串联，接3触点时只有接入电路；电源电压一定，由 可知，接2触 点时电阻最大，总功率最小，为低挡；接3触点时电阻最小，总功率最大， 为高挡； （1）求电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率； 由表格数据可知，高挡功率 ， 由可得，的阻值 ； 由题可知， ，则电热加湿器处于“低挡” 位置时的发热功率 ； 13 （2）某次使用电热加湿器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大 注水量.图乙是使用电热加湿器工作的 图像，如果“高挡”加热 产生的热量全部被水吸收，则此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度 升高多少？[水的密度是 ，水的比热容为 14 解：加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量，此时注水仓中水的质量 ， 由图乙可知，工作，其中高挡工作时间为 ，低挡工作时间为 ，则在高挡正常工作时消耗的电能 ； 如果电阻 在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，即 ； 由 可得，水升高的温度 ； 15 （3）一天琪琪断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在“低挡”加热 ， 开始时，发现家中电能表的示数如图丁所示，结束时发现电能表的示数为 ，则加湿器的“低挡”实际加热功率是多少？ 16 解：加湿器在低挡工作加热 消耗的电能 ， 由 可得，加湿器在低挡加热的实际功率 . 17 4.[2024武威]小明家买了一个既可烤肉、又可以吃火锅的多挡位电火锅， 其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，、、 均为发热电阻 的阻值为 .旋转开关 ，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可 实现不同挡位的转换.#1 物理量 参数 额定电压 中温挡功率 低温挡功率 18 解：让旋转开关跟触点1和2接触时，、串联接入 电路中；跟2和3接触时，被短路，接入电路中； 跟3和4接触时，、 并联；由并联电阻小于其中任 一电阻，串联电阻大于其中任一电阻，可知跟2和3接触 时电阻较小，根据 可知，此时电路的功率较大，为中温挡； （1）使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟______触点接触的位置，简单 说明理由； 2、3 （2）电加热器电路中、 的阻值各为多少？ （3）在高温挡模式下，向锅内装温度为 的水，高温挡连续正常 工作，水温升高到，这时电火锅的加热效率 是多少？［结果 精确到，电热丝的电阻不随温度变化， ，水 吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫作加热效率］ 物理量 参数 额定电压 中温挡功率 低温挡功率 20 解：（2）中温挡功率为，电阻 的阻值 ； 、串联接入电路中时电阻最大，根据 可知功率最小，为低温挡， 低温挡功率为 ， 则串联电路的总电阻 ， 根据串联电路的电阻规律可知， 的阻值 ； 21 解：（3）水吸收的热量 ； 率最大，为高温挡； 、并联的总电阻 ， 则高温挡的功率 ， 高温挡模式下连续正常工作 消耗的电能 开关跟触点3和4接触时，、并联，总电阻最小，根据 可得功 ； 电火锅的加热效率 . 22 5.小明家购置了一款多功能电暖器.如图甲所示，其内装有 导热油，转 动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换.图乙是其内部电路原理图， 其中四个发热电阻阻值相同. （1）电暖器低温挡工作时，开关应处于___（选填“1”“2”或“3”）位置. 1 23 【解析】由图乙可知，当开关处于1位置时，两个发热电阻串联，根据串 联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由 可知，电路 中的总功率最小，电暖器处于低温挡； 当开关处于2位置时，只有一个发热电阻工作，电暖器处于中温挡； 当开关处于3位置时，两个发热电阻并联，根据并联电路的电阻特点可知， 此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电暖器处于高温挡； 24 （2）已知中温挡额定功率为，求电阻 的阻值和高温挡的额定功率. 解：根据题意可知，电暖器中温挡额定功率 ， 由可知，的阻值 ； 电暖器处于高温挡时，电路中的总电阻 ， 高温挡的额定功率 ； 25 （3）使用高温挡正常工作，导热油温度由升高到 .若消耗 的电能有 被导热油吸收，求导热油的比热容. 解：由可知，高温挡工作 消耗的电能 ， 由 可知，导热油吸收的热量 ， 由 可知，导热油的比热容 . 26 6.[2025泸州]小飞家响应国家家电以旧 换新惠民政策，置换了一台储水式电热 水器，铭牌如下表，原理如下图，、 是储水箱中加热器内的电阻，为漏电保护开关，为温控开关.已知 ， .#1 额定加热功率 额定电压 额定保温功率 防水等级 温度范围 室温 额定容量 加热方式 双管加热 内胆材质 金属板搪瓷 27 （1）求保温挡正常工作2小时消耗的电能； 解：由 可得，该电热水器处于保温挡正常工作2小时消耗的电能 ； （2）求 的阻值； 解：闭合开关，将开关接点时，电阻、 串联接入电路中， 由 可知，此时电热水器处于保温挡，电路中的总电阻 ； 将开关接点时，仅电阻接入电路中，由 可知，此时电热 水器处于加热挡，的阻值 ， 则电阻的阻值 ； 28 （3）该电热水器在加热状态下正常工作 ，使额定容量的水温度升 高 ，求它的热效率. 解：由可得，该电热水器处于加热挡正常工作 消耗的电能 ， 由 可知，电热水器在额定容量下水的质量 ， 水温升高 吸收的热量 ， 电热水器的加热效率 . 29 7.[2025重庆]小渝家有一台旧式两挡位电炖锅，高温挡额定功率为 ， 低温挡额定功率模糊不清，图甲是该电炖锅简化电路图，和 是加热电 阻丝，开关只能接触或 ，不计温度对电阻的影响. （1）高温挡正常工作时的电流是多少安？ 解：根据 得，高温挡正常工作时的电流 ； 30 （2）小渝关闭家中其他用电器，读出电能表示数为 ，电炖 锅高温挡正常工作、低温挡正常工作 ，炖煮结束时电能表示数如 图乙所示，则 的阻值是多少欧？ 31 解：闭合开关，开关接时，电路为 的简单电路，总电阻较小， 电源电压不变，根据 可知总功率较大，电炖锅处于高温挡； 开关接时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据 可 知总功率较小，该电炖锅处于低温挡； 根据可得， 的阻值 ； 电炖锅消耗的总电能 ， 电炖锅高温挡正常工作 消耗的电能 ， 32 则低温挡正常工作 消耗的电能 ， 低温挡额定功率 ， 根据可得，两电阻、串联时的总电阻 ， 根据电阻串联特点可得，电阻的阻值 ； （3）为满足炖煮不同食材和防干烧的需求，现增加一个防干烧的温控开 关 ，利用原电路元件，导线足够，请你在图丙的方框内画一个至少有3 个挡位且能防干烧的电路图. 【答案】根据串联电路的特点可知：防干烧的温控开关 应串联在电路中， 由于需要设计成三个挡位，则可采取两个不同阻值的电阻分别连入或两个 电阻串联三个状态，故电路图如丙所示： 闭合，接，闭合时，只有电阻 接入电路，为高温挡； 闭合，接， 断开时，两电阻串联， 为低温挡； 闭合，接，断开，只有电阻 接入电路，为中温挡. 34 类滑动变阻器类 8.“坐位体前屈”是学生体质健康测试项目之一.图甲是某女生测试示意图.图 乙是学习小组设计的测试仪电路原理图，电源电压恒为 ，电压表测量 范围为，定值电阻 ，滑动变阻器由长为 、粗细 均匀的电阻棒改装而成，规格为，允许通过的最大电流为 .为 保护电路安全，滑片的起始位置点设定在离电阻棒最左端点 处. 测试时，通过推动塑料挡板带动滑片从起始位置 向右移动，并通过电 压表的示数反映学生的测试结果.下表是初三女生测试等级与滑片 移动距 离 的关系.#1 35 初三女生测试等级标准 不合格 合格 良好 优秀 滑片移动距离 （1）滑片在起始位置点时，闭合开关，通过的电流为 ，请计 算此时 两端电压大小. 解：开关闭合时，与串联，在起始位置时， ， 由得，定值电阻两端电压 ； 36 解：滑片移动 时，电阻棒的电阻 ，若此时电压表示数为，根据串联电路电压规律， 两端 电压 ，由串联分压原理可知，， 即 ，解得 ； 因电压表测量范围为 ，为保护电路安全，最大为 ， 则，解得滑片移动距离最大，所以滑片移动的范围为 ； （2）请推导出电压表示数与滑片移动距离 之间的关系式；为保护电 路安全，说明滑片移动的范围. 37 解：由表格数据和电路可知，滑片越往右移动，测试等级越高，但同时电 压表示数也会逐渐增大甚至超出测量范围造成电路不安全.所以在最大程度 增加测试等级范围且保证电路各元件安全的情况下，即滑片 移到最右端 时取最大值，电压表示数不能超过 ， 此时滑动变阻器的最大阻值 ， 此时通过 的电流 ，替换电阻的最小值 . （3）该测试仪不能测出表中所有的等级，在保证电路各元件安全的情况下， 通过替换来实现最大程度增加测试范围，请计算替换电阻 的最小值. 38 9.[2024宿迁]新房装修时，工人经常用普通量角器测量 一些角度，不方便读数.小明根据所学的知识设计了电 子量角器，电路如图所示，电流表的测量范围为 ，电压表的测量范围为，为半圆弧电阻 的 圆心，金属滑片为半径，与半圆弧接触良好，接入电路的电阻 与指 针旋转角度 成正比，电源电压恒为，为电阻箱.将滑片旋转至 处，调节的阻值，使电路中电流为 .#1 （1）求电阻箱接入电路的阻值； 解：将滑片旋转至 处时，半圆弧电阻接入电路的阻值为零，此时只 有接入电路，已知此时电路中电流为 ，根据欧姆定律可得， 电阻箱接入电路的阻值 ； 39 （2）调节 为 时，电流表示数为 ，求此时电压表示数； 解：由图知，电阻箱 与半圆弧电阻串联，电压表测半圆弧电阻两端 的电压，电流表测电路中的电流，调节 为 时，电流表示数为 ， 则两端的电压 ， 根据串联电路的电压特点可得，此时电压表的示数 ； （3）为能满足测量 的要求，重新调节电阻箱 ，求满足要求的 的最小阻值. 40 由图知，所测角度越大，半圆弧电阻接入电路的阻值越大，由串联分压的规律可知半圆弧电阻分得的电压越大（即电压表示数越大），则电阻箱分得的电压越小；当电压表的示数为最大值时，由串联电路的电压特点可知， 两端的最小电压 ； 因为两者的电压相等，所以根据串联分压的规律可知电阻箱的最小阻值与 半圆弧电阻的最大阻值相等，即 . 解：设半圆弧电阻的最大阻值为，调节 为 时半圆弧电阻 接入电路的电阻为 ，此时电路的总电阻 ， 由串联电路的电阻特点可知半圆弧电阻接入电路的阻值 ，则 ； 10.[2024烟台]为了方便学生就餐，某学校餐厅使用了一款智慧餐盘，该系 统可以自动识别餐盘中食品的种类和质量，并在显示屏上显示出价钱，通 过人脸识别系统自动扣费.某实践小组在了解智慧餐盘的工作原理后，他们 利用电压恒为的电源、测量范围为的电压表、定值电阻 、 滑动变阻器最大阻值为 等器材设计了一款自动称量装置，使用时， 物体的质量可以从标注质量后的电压表表盘上直接读出.当餐盘不放物体时， 滑片恰好位于滑动变阻器的端，如图甲所示.闭合开关，滑片 从滑动 变阻器的端移动到端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到 ，此 42 解：定值电阻在电路中的作用是与串联分压，保护电路；滑片在 端 时的电流 ， 两端电压 ， 的阻值 . 过程的最大称量质量为 .实践探究过程中同学们还发现，滑片下移的距 离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器端与滑片 所在位置 之间的阻值和、 之间的距离成正比.求：#1 （1）定值电阻 在电路中的作用是什么？阻值为多少？ （2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？ 解：滑片在 端时，电路消耗的电功率 ， 滑片在端时，电路消耗的电功率 ， 整个电路消耗的电功率的变化范围是 ； 解：当滑片 位于滑动变阻器的中点时，滑动变阻器接入电路的阻值 ， 此时电路总电阻 ，在串联电路中，此时电压表示数 ;滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比，滑片 从滑 动变阻器的端移动到端，最大称量质量为 ，所以滑片移到中点时对 应的物体质量为 ； （3）当滑片 位于滑动变阻器的中点时，电压表的示数为多少（结果保留 一位小数）？此时对应的物体质量为多少？ 44 （4）实践小组在对电压表表盘进行质量标注的过程中发现，表盘上原刻 度的每一小格对应的质量值是不同的，即质量刻度不均匀，如图乙所示.请 设计一个可以实现质量刻度均匀的电路，在图丙方框内画出，并从节能的 角度对甲、丙两个电路作出评价. 【答案】要使表盘上刻度均匀，必须保证电流不变，电压表示数与它所测 量的阻值成正比，电路如图丙所示；与图甲相比，该电路电流最小且保持 不变，根据 可知，相同时间内答图电路比图甲电路更节能. 45 11.[2025河南]图甲为一款测量液体密度的装置设计图.电源电压为， 为一定值电阻， 间是足够长的轻质导线，金属棒竖直固定且粗细均匀. 一弹簧上端固定，滑片 固定在弹簧下端，与金属棒之间无摩擦且接触良 好.已知金属棒接入电路的阻值与弹簧所受拉力 的关系如图乙所示.容积 为的小桶通过轻绳挂在弹簧下端，闭合开关 ，桶内未装液体时， 电流表示数为 ；测量密度时，需在桶内装满待测液体，通过读取电流 表示数可得出液体密度.（不计弹簧、滑片及小桶的质量）#1 46 （1）闭合开关 ，向桶内缓缓注入液体，此过程中电流表的示数______ （选填“增大”或“减小”）. 增大 【解析】分析电路可知， 和金属棒串联，电流表测电路中电流；闭合 开关 ，向桶内缓缓注入液体，此过程中滑片下移，金属棒接入电路的阻 值变小，则电路的总电阻变小，根据 可知，电流表的示数增大. 47 （2）电路中定值电阻 的阻值为多少？ 解：桶内未装液体时，电流表示数为 ，弹簧所受拉力为零，由图乙 可知，此时金属棒接入电路的阻值为 ，电路中总电阻 ；则定值电阻的阻值； 解：当桶内装满某种液体时，电流表的示数为 ，此时电路中总电阻 ；则此时金属棒接入电路的阻值 ；由图乙可知，此时弹簧所受拉力为，则液体 重力为 ，则液体的密度为 ； （3）当桶内装满某种液体时，电流表的示数为 ，该液体的密度为多 少？取 48 （4）电路中的电源使用一段时间后，电源电压降低.用此装置测量液体密 度时，若仍将电源电压视为 ，会导致所测液体的密度______ （选填“偏大”“偏小”或“不变”）. 偏小 【解析】电路中的电源使用一段时间后，电源电压降低，用此装置测量液 体密度时，若仍将电源电压视为，根据 算出的总电阻偏大，则 得到的金属棒接入电路的阻值偏大，从图乙中获得的弹簧所受拉力偏小， 故测得的液体重力偏小，根据 可知，会导致所测液体的密 度偏小. 49 12.某兴趣小组为检测操场上的风力等级，设计了一台简易风速仪，其工作 原理如图甲所示.装有挡风板和滑片的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 上，滑杆上的摩擦力忽略不计，弹簧左端固定，右端与滑块相连.挡风板的 挡风面积为，均匀电阻丝长为，阻值为 ，电源电压 恒为，保护电阻为 ，电压表测量范围.弹簧弹力 与弹簧长 度改变量的关系如图乙所示.无风时，滑片在 处，有风时，滑块移动， 稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级.#1 50 （1）无风时，求通过 的电流； 解：由图甲可知，电阻丝和保护电阻串联，电压表测电阻丝 与电 压表并联部分的电压；图甲中无论有无风时，电阻丝 接入电路的阻值 均为 ，则无风时，通过的电流 ； 51 （2）为保护电路安全，求出风速仪所测最大风力等级为几级； 风级 一级 二级 三级 四级 五级 六级 风速 （米/秒） 风压 （帕） 52 解：由图甲可知，风力越大，电压表并联部分电阻丝越长，电压表示 数越大，电压表最大电压 ， 电阻丝接入电路的阻值不变，则电阻丝 两端的电压不变， 电阻丝两端的电压 ， 当电压表示数最大时，滑片移动距离 ， 由图乙可得，弹簧的弹力 ， 此时的风压 ，查表可知，此时风力等级为四级； 53 （3）某日从天气预报得知，第二天风力等级将会达到五级，风速 预计为 ，在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上，电路将如 何改进，在图丙的虚线框内将电路补充完整.小组成员还想计算出电路改进 后电压表的示数，经查阅资料后得知，该挡风板所受的风压与风速的平方 成正比，其关系式为其中为常量，数值为 ，假设你为该小组 成员，请你计算出风速为 时，改进后的电路中电压表的示数. 54 解：当风速为 时，风压 ，因此会超过电压表测量范围， 弹簧弹力 ， 由表可得，弹簧形变量为 ，因此可将电压表测量对象更换为滑片左 侧部分的电阻，此时滑片左侧电阻 ， 此时电压表示数 , 改装电路如答图所示. 55 敏感电阻类 13.[2025成都]教室灯光改造需要检测室内光照强度 简称照度，单位为 .小成利用身边器材设计了一个测量照度的电路，如图甲所示.电源电 压取值范围；电压表测量范围；为阻值范围 的电阻箱； 为光敏电阻，其阻值随照度变化的规律如图乙所示. 56 （1）若电源电压为，为 ，电压表读数为 ，求此时的照 度大小； 解：由图甲可知两个电阻串联，电压表测量 两端电压，则电路中的电流为 ； 根据串联电路电压特点和欧姆定律可得， 的阻值为 ， 由图乙可知此时光照强度为 ； 57 （2）调节阻值，使电路能测量 的照度，求电源电压的最大值. 解：电路能测量的照度，由图乙可知的阻值为 ，电压表测 量范围为，电压表示数最大为， 为阻值范围 的电阻箱，根据串联分压原理有 即 ； 由于为、为 且都为定值，则当 阻值最小时，电源电压 最大，则的阻值为 ，此时电路中的电流为 ； 最大电源电压为 . 58 14.[2024泸州]一辆新能源电动汽车具有车速提醒功能，当车速过快时，提 醒驾驶员需要减速.如图甲所示为该车提醒功能的简化电路图，电源电压为 ，定值电阻为 ， 为阻值随车速变化的电阻，其阻值随车速变 化的关系图像如图乙所示.当车速达到 时，观察到电压表示数为 ，且报警铃声响起.该车驶入某高速服务区充电，充电后电桩显示屏的 信息为：充电电压，时间 ，单价1.2元/度，费用43.2元.求： 59 （1）本次充电的电流； 解：充电度数度 ； 充电功率 ； 本次充电的电流 ； （2）当车速减为零时，电压表的示数； 解：由图甲可知，与串联，电压表测量 两端的电压； 根据图乙可知，当车速为0时，为 ，此时电路中的电流 ， 两端的电压，即电压表示数为 ； 60 （3）当电压表的示数为 时，此车的速度. 解：当车速为时，电压表示数为，则定值电阻 两端 的电压 ， 此时电路中的电流， 的阻值 ，当电压表示数为时，定值电阻 两端的电压 ， 此时电路中的电流 ， 的阻值 ， 由图乙可知，的阻值每增加 ，车速增加，故此车的速度为 . 61 15.[2024海南]小海对压敏电阻的特性很感兴趣，他在老师的协助下制作了 一个简易电子秤，图甲为设计原理图.电源电压保持不变， 为定值电 阻，为压敏电阻，重量指示表由一只测量范围为 的电流表改装 而成，放在上的是轻质绝缘托盘， 的阻值与压力的关系如图乙所示. 请完成下列问题.#1 （1）由图乙可知，压敏电阻的阻值随着压力 的增大而______. 减小 62 解：由图甲可知，闭合开关后，与 串联，电流表测电路中的电流； 由图乙可知，在托盘中放置重为的物体时， ，此时电路总 电阻为 ， 则电源电压 放置重为 的物体时， ，此时电路总电阻为 ，则电源电压 电源电压保持不变，则，即 ，解得 ， ； （2）闭合开关后，在托盘中放置重为的物体时，电流表示数为 ； 放置重为的物体时，电流表示数为，定值电阻 为多大？ 63 （3）在托盘中放置一个苹果，电流表指针指在满刻度的 位置，此苹果的 重力为多大？ 解：在托盘中放置一个苹果，电流表指针指在满刻度的 位置，即电路中 电流为 ，则此时电路中总电阻为 ， 根据串联电路电阻规律，此时压敏电阻 ， 由图乙可知此时压力 ，而苹果产生的压力大小等于自身的重力， 故苹果重力为 ； 64 （4）在调试过程中，发现此电子秤的测量范围较小，想要增大电子秤的测 量范围，请你用学过的物理知识，在不改变原电路及元件的基础上，设计 一个增大测量范围的简要方案.（可用简要文字、表达式、示意图进行说明） 解：想要电子秤的测量范围增大，则压敏电阻受到的压力变大，其阻值变 小，则电路的总电阻变小，由欧姆定律得，电路电流变大，则应将电流表 的测量范围改为大测量范围. 65 16.[2025福建]如图为科创小组测量大气压和海拔的 简易装置原理图， 为定值电阻，为力敏电阻， 置于圆柱体容器底部，可自由滑动的活塞通过轻 杆压在力敏电阻上.容器内抽成真空，装置气密性良 好.该装置通过两电表示数分别转换测出大气压值和 海拔，且示数均随测量值增大而增大.电源电压恒为， ， 的阻值与压力大小 的关系为，电压表测量范围为 ， 电流表测量范围为.活塞横截面积为 ，忽略摩擦，不计 活塞质量.查阅资料，大气压与海拔 的关系如下表.#1 海拔 0 100 200 300 400 500 …… 1 000 2 000 …… 大气压 101 100 99 98 97 96 …… 90 80 …… 66 （1）求 时活塞受到的压力； 解：当时，大气压，由 可知，活塞受到的压 力 ； （2）求时通过 的电流； 解：由图可知，定值电阻与力敏电阻 串联，电压表测力敏电阻 两 端的电压，电流表测电路中的电流；当时，活塞受到的压力 ，则力敏电阻的阻值 ；根据串联电路电阻特点可知，总电阻 ， 由欧姆定律可得，通过 的电流 ； 67 解：分析题意可知，选择电压表示数转换测出海拔，电流表示数转换测出 大气压值；当电压表的示数达到最大值，所测海拔最高，此时 两端电压为 ， 根据串联电路分压特点可得，力敏电阻的阻值 ， 则，解得 ， 可得此时的大气压 ， 对照表格可知，此时对应的海拔 ，即该装置能测量的最高海拔为 ； （3）求该装置能测量的最高海拔； 68 （4）指出该装置测量时的一项不足之处，针对该不足，就电源和电流表 中任选1个，提出相应问题的解决方案，并说明理由. 问题1：该装置所测的最高海拔太低. 方案：适当降低电源电压 . 理由：根据欧姆定律和串联电路知识可知，得 ①当电源电压降低到时，最大值为 不变，适当减小电源电压 ，可以增大 ，可测的气压减小，可测的海拔增加. ②当电源电压降低到以下时，最大值小于 且在电压表测量范围内， 可以继续增大 ，可测的气压减小，可测的海拔增加. 69 问题2：电流表指针偏转角度太小，测量误差大. 方案：将电流表换成适当小测量范围的电流表. 理由：由第二问计算可知，电路的最大电流为，只占电流表测量 范围 的五分之一，所以适当减小电流表测量范围 最大值不小 于 以便减小测量误差. 电磁继电器类 17.[2025自贡改编]某种植基地安装了一款可以自动注水的喷淋系统，该系 统由控制电路和工作电路两部分组成，其简化电路如图甲；图乙是工作电 路总电流随时间变化的图像.控制电路的电源电压， 为压敏电 阻，放置在注水系统水箱底部，其阻值随压力的增大而减小.随着注水系统 水箱内水量的增加，通过电磁铁线圈中的电流逐渐增大，当电流增大到 时，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作.电磁铁线圈的电阻忽略不 计.求：#1 71 （1）当衔铁恰好被吸下时，电阻 的阻值； 解：由欧姆定律可知，当衔铁恰好被吸下时，压敏电阻 的阻值 ； （2） 内工作电路消耗的电能； 解：由图乙可知， 内，工作电路 电流为时的工作时间 ，工 作电路的电流为时的工作时间 ，则 内工作电路消耗的电能 ； 72 （3）注水系统的电功率. 解：由图甲可知，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，喷淋系统正 常工作；衔铁被释放时，注水系统和喷淋系统并联工作，根据并联电路的 特点可知，注水系统工作时的电流 ， 注水系统的电功率 . 73 18.[2025内蒙古]海龟性别由孵化温度决定.某种海龟在温度 时，孵 化出来的几乎全为雌性；温度 时，几乎全为雄性.因气候变暖导致 自然界雌海龟数量远多于雄海龟.为能在外界环境温度高于 的情况下 孵化雄海龟，需要设计一个自动温控孵化箱：要求箱内的最高温度为 ，且最低温度不得低于.科技小组利用如下器材：控制电路电源 电压为、热敏电阻 （阻值随温度变化曲线如图甲所示）、电磁继 电器（当电磁铁线圈电流时，吸下衔铁；当 时，弹开 衔铁；线圈电阻忽略不计）、降温元件额定电压，额定功率 、 开关及导线若干，设计了孵化箱电路如图乙所示.#1 74 请你解决下列问题： （1）求降温元件正常工作时的电流； 解：降温元件额定电压， 额定功率 ，正常工作时的电流 ； （2）通过计算说明设计的孵化箱是否符合要求； 解：当箱内温度达到时，由图甲可知，热敏电阻 的阻值为 ， 此时控制电路电流 ；电磁铁吸下衔铁，动触点与 下方的静触点接触，降温元件工作，开始降温； 当 时，电磁铁弹开衔铁，降温元件停止工作，此时，热敏电阻 的阻值 ,由图甲可知，此时的箱内温度 ，符合要求； 75 （3）使用一段时间后，控制电路的电源电压降低，孵化箱内的最高温度 会如何变化并分析说明.（其他因素均不变） 【答案】使用一段时间后，控制电路的电源电压降低，吸下衔铁和弹开衔 铁的电流大小不变，根据 可知，对应的电阻变小，由图甲可知，孵 化箱内的最高温度会变大. 76 19.[2024福建]小闽为学校的陶器烧制炉加装一个自制的可控制温度的装置， 其简化的工作电路图如图所示、是炉内加热电阻，阻值为 ， 是变阻器， 是电磁铁线圈电阻.温差电源的热点探头放在炉内，冷点探 头放在的恒温箱中.烧制炉接入的电路中，闭合开关、 ，衔 铁与触点 接触，烧制炉处于加热状态；当电磁铁线圈中的电流达到 时，衔铁被吸下与触点 接触，烧制炉进入保温状态，保温功率为 .测试时，第一次调节的阻值为 ，当烧制炉刚进入保温状态时， 测得炉内温度为；第二次调节的阻值为 ，当烧制炉刚进入保 温状态时，测得炉内温度为 .求：#1 77 （1）烧制炉处于加热状态时，通过 的电流. 解：闭合开关、，衔铁与触点 接触， 烧制炉处于加热状态，电路中只有 工作， 则通过的电流 ； （2）烧制炉处于保温状态时， 的阻值. 解：衔铁与触点接触，烧制炉进入保温状态，此时电路为与 串联电路，根据 可知，电路的总电阻 ， 则电阻 的阻值 ； 78 解：由题目可知，温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比， 即 、，则， 已知 、 ， 第一次测试： 、 ，则 ， 即 ， 第二次测试： 、，则 ， 即 ， 解得 、 ，将其代入 ，可得与 关系的表达式 . （3）温差电源提供的电压与两探头间的温度差成正比，为便于设置烧制 炉的保温温度，写出与 关系的表达式. 79 20.[2024陕西]小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水 位线的情况下，可将水温控制在到之间 即保温区间为 .他用到的器材有电磁继电器、电热丝和、定值电阻 、热 敏电阻、电源和开关等，其电路如图甲所示.控制电路中， 阻值随温 度变化的情况如表格所示.当线圈中电流 时，电磁铁将衔铁吸下， 触点、接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点、 接触，工作 电路电压为，其中低温挡功率为，高温挡功率为 .请你分 析计算：#1 80 （1）闭合开关、，当电保温杯中水的温度低于时， 阻值较大， 线圈中电流较小，触点、接触，电热丝 接入电路，此时工作电路为 ______（选填“高温”或“低温”）挡，的阻值为_____ . 高温 242 【解析】电保温杯保温区间为 ，当电 保温杯中水的温度低于时，需要加热，故此 时工作电路为高温挡；工作电路电压为 ， 其中高温挡功率为，根据可知， 的阻值 ； 81 （2）某次测试过程中，小明在杯中加入温度为 的水，闭合开 关、，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的时间为 ，本次测试过 程的加热效率是多少？［水的比热容为 解：水吸收的热量 ， 消耗的电能 ； 加热效率 ； 82 （3）电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？ 阻值 是多少？ 30 35 40 45 50 55 60 65 70 195 155 120 90 65 45 30 20 15 解：当杯中水温为 时，控制电路电源电压 ， 当杯中水温为时，控制电路电源电压 ， 联立①②得： ，则 ， 将 代入①得 ； 83 （4）小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高 温度为 ，请你帮助小明，在图乙虚线框中画上适合的元件，将改进后的 电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格.（此问不要求写出计算过程） 84 21.[2025烟台]为了节约电能又不影响照明，工人师傅设计出一个路灯改造 方案.此前，每个路灯装有一只“”的灯泡 .此次改造要为每 个路灯加装一只相同规格的灯泡 ，并安装一个电磁控制感应装置，当夜 幕降临时，光控开关闭合，路灯处于低功率的柔光状态；当行人走进感应 区时，灯光瞬间变亮，离开感应区时，路灯又恢复原来的柔光状态.图甲是 设计的电路（加装的灯泡未画出），控制电路的电源电压恒为 ，压 敏电阻 的阻值随压力大小变化的图像如图乙所示，当通过电磁铁的电流 等于或大于临界值时，衔铁会被电磁铁吸引而转换触点.工作电路的电源电 压 不变，不考虑灯丝电阻变化，电磁铁线圈电阻忽略不计.#1 85 （1）为达到改造要求，工人师傅需要将灯泡接在电路中___（选填“ ”或 “”）处.从安全用电角度考虑，工作电路的导线___（选填“”或“ ”）端 应接相线. 【解析】当无人进入压力感应区时， 的阻值 很大，控制电路中电流很小，电磁铁磁性弱， 故动触点与左静触点接触，此时应处于节能状 态；反之，当有人进入压力感应区时， 的阻 值减小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性增强，故动触点与右静触点接 触，此时应处于正常照明状态；通过两只相同规格灯泡的连接达到改造要 求，处于节能状态时，只能是两只灯串联，处于正常照明状态时，只能让 一只灯工作，所以，灯泡 应接在电路的 处；根据安全用电的要求，开关 应接在相线与用电器之间，所以工作电路的导线 端应接相线； 86 （2）若控制电路中接入的阻值为 ，当感应区上受到的压力 时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，则感应装置中电磁铁的电流 临界值是多少？保持电磁铁电流临界值不变，要想让重力更小的人经过感 应区时路灯变亮，写出一种可行的改进办法. 87 解：由题意可知，当感应区上受到的压力 时，衔铁被电磁铁吸 引转换触点，此时电流即为感应装置中电磁铁的临界值；由图乙可知，当 压力时，电阻 ，且与 串联，根据欧姆定律可知电 流的临界值 ；重力更小的人，压力更小， 由图乙可知，更大，保持电磁铁电流临界值不变，根据 可知， 可减小滑动变阻器 接入的阻值； 88 （3）若某路灯每天工作总时间为，处于柔光状态的时间累计为 ， 求改造后这个路灯在六月份（30天）节约的电能（控制电路消耗的电能忽 略不计）. 89 解：处于柔光状态工作时，加装的灯泡与灯泡 串联，且两灯泡规 格相同，根据串联电路电压规律可知，每个灯泡两端的实际电压为 ， 由于灯丝电阻不变，所以有 ； 灯泡的实际功率为 ； 与 串联的总功率 ； 每天节省的电能为 ； 30天节约的电能为 ； 90 （4）如图丙所示，在方案实施过程中，工人师傅改装完某处的路灯后， 需要把重为的材料车沿倾斜路面推至下一路灯处，、 是途经的两 点.已知两点间的距离为，竖直的灯杆与路面夹角为 ，材料车 受到的摩擦力大小是其重力的0.05倍.假设推力 的方向始终与倾斜路面平 行，求工人师傅将材料车从点匀速推至点的过程中推力 做的功. 91 解：推力 既克服重力做有用功，又要克服摩擦力做额外功，所以推 力做的功等于有用功和额外功之和，所做的有用功为 ； 摩擦力大小为 ；克服摩擦力所做的额 外功 ； 所以推力做功 . 92 $