12.6跨学科实践 设计恒温电热杯 同步练习-2026-2027学年北师大版物理九年级全一册

第12章欧姆定律 第六节 跨学科实践 设计恒温电热杯 跨学科实践 项目主题 设计恒温电热杯 项目背景 随着自动控温技术的不断发展，市面上出现了各种各样的电热水杯，给人们的日常生活带来了极大便利。本项目旨在通过跨学科知识的综合应用，设计一款简易的恒温电热杯 活动 任务一 认识敏感元件 1敏感原件调查表 名称 特点 应用示例 名称 特点 应用示例 压敏电阻 热敏电阻 光敏电阻 声敏电阻 2 为恒温电热杯选取适当的敏感元件 (1)需求分析：恒温电热杯为了保温，需要检测杯中饮品的 。 (2)原件选取：根据上述分析，我们需要选取 电阻。 活动 任务二 设计恒温电热杯的温度显示系统 1.请分析图示电路，假设电源电压U、电阻R₀已知，那么电流I与可变电阻R 之间的关系是 ；当电流表示数已知时， (填“能”或“不能”)计算出可变电阻的大小。 2.查阅资料，分析敏感元件电阻的变化条件，我们可以知道同一个敏感元件在相同的环境中会呈现出 (填“相同”或“不同”)的电阻值，我们可以依据对应的敏感元件的电阻值来反推环境中的光强、温度、压力等信息。 活动 任务三 制作恒温电热杯的电子测温装置 1.明确需求，画出电路图。可选择采用电流表或电压表。 2.选择电学元件。了解各元件参数，综合分析电路的电压、电阻、温度范围、电表量程等内容，选择合适的电学元件。 3.按电路图连接电路。 4.确定电表的示数与温度之间的关系。根据选取的元件，利用敏感元件阻值同时与电表示数、温度相关联的特点，得出电表示数与温度之间的关系，从而使电表示数可以直接读取为温度示数。 5.将电表的示数与温度相对应。 活动 任务四 设计恒温电热杯的控温工作流程 1.请参照教材实践活动的具体要求，初步完成工作程序流程图。 2.交流与反思。跟同学们一起分析论证流程图的优缺点，看一看不同的方案设计是否能达到活动要求。 3.实际应用测试。在杯中没有水的时候，杯子是否会加热杯中空气?应该怎么避免浪费电量?在实际应用中会遇到的其他问题还有哪些?并根据发现的问题尝试改进流程图。 专项 与欧姆定律相关的电路安全问题 过专项 提分专项强化 提分方法 与欧姆定律相关的电路安全问题的分析方法 (1)无论Ⓥ还是Ⓐ，它们的电路安全由其测量范围确定，通过Ⓐ的电流不能超过其测量范围，加在Ⓥ上的电压也不能超过其测量范围。 (2)用电器和滑动变阻器的电路安全问题：为了保证用电器安全，应使用电器两端的电压不高于其所能承受的最大电压，通过用电器和滑动变阻器的电流不高于其允许通过的最大电流。 (3)小结：解答电路安全问题时，依据“照顾弱者”的原则进行取值，即串联取小电流，并联取小电压。 1 甲、乙两个定值电阻，甲标有“10Ω1.0A”,乙标有“15 Ω 0.6 A”,把它们并联后接入电路中，电路两端允许加的最高电压是 V。 2[2025泸州期中]甲、乙两个定值电阻分别标有“6Ω 0.5 A”“10Ω 1 A”的字样,丙是滑动变阻器,标有“20 Ω 2 A”的字样,若将甲、乙串联起来接在电源上，则当电路中电流最大时，电源电压为 V。若将乙、丙并联起来，接在另一个电路中，为了安全，当干路电流最大时，总电阻是 Ω(结果保留一位小数)。 3 [多选][2025龙东地区中考]如图所示，电源电压恒为4.5 V,定值电阻 5 Ω，滑动变阻器 R₂标有“20Ω 2 A”的字样,电压表的测量范围为0~3V，电流表的测量范围为0~0.6A。在保证电路安全的前提下，当开关S闭合时，滑动变阻器的滑片P 从b 端向a端移动的过程中，下列说法中正确的是 ( ) A.电压表示数变化范围是1~3V B.电流表示数变化范围是0.18~0.6 A C.滑动变阻器 R₂两端的电压变化范围是1.5~3.6 V D.滑动变阻器R₂接入电路的阻值变化范围是10~20Ω 4如图所示的电路中，电源电压恒为18 V, 10 Ω,滑动变阻器标有“40 Ω 1.5 A”字样,电流表 A₁、A₂的测量范围均为0 ~3 A。闭合开关后，在该电路正常工作的情况下，下列说法正确的是( ) A.滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Ω B.电流表 A₁ 的最大示数为3A C.电流表A₂的示数最小为1.8 A D.滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是18~40Ω 5如图所示的电路中，定值电阻 滑动变阻器R₂的规格为“20 Ω 1 A”,电源电压为4.5V且保持不变。电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V。 (1)为保护电路，滑动变阻器接入电路中的阻值范围是多少? (2)当滑动变阻器接入电路中的阻值为9Ω时，电流表、电压表的示数分别是多少? 第12章欧姆定律 第六节 跨学科实践 设计恒温电热杯 答案 跨学科实践 项目主题 设计恒温电热杯 项目背景 随着自动控温技术的不断发展，市面上出现了各种各样的电热水杯，给人们的日常生活带来了极大便利。本项目旨在通过跨学科知识的综合应用，设计一款简易的恒温电热杯 活动 任务一 认识敏感元件 1敏感原件调查表 名称 特点 应用示例 名称 特点 应用示例 压敏电阻 阻值随所受压力改变 电子称 热敏电阻 阻值随所处环境温度改变 空调 光敏电阻 阻值随光照强度改变 根据光照强度自动调节亮度的手机屏幕 声敏电阻 阻值随声音大小改变 声控灯 2 为恒温电热杯选取适当的敏感元件 (1)需求分析：恒温电热杯为了保温，需要检测杯中饮品的 温度 。 (2)原件选取：根据上述分析，我们需要选取 热敏 电阻。 活动 任务二 设计恒温电热杯的温度显示系统 1.请分析图示电路，假设电源电压U、电阻R₀已知，那么电流I与可变电阻R 之间的关系是 ；当电流表示数已知时， 能 (填“能”或“不能”)计算出可变电阻的大小。 2.查阅资料，分析敏感元件电阻的变化条件，我们可以知道同一个敏感元件在相同的环境中会呈现出 相同 (填“相同”或“不同”)的电阻值，我们可以依据对应的敏感元件的电阻值来反推环境中的光强、温度、压力等信息。 活动 任务三 制作恒温电热杯的电子测温装置 1.明确需求，画出电路图。可选择采用电流表或电压表。 2.选择电学元件。了解各元件参数，综合分析电路的电压、电阻、温度范围、电表量程等内容，选择合适的电学元件。 3.按电路图连接电路。 4.确定电表的示数与温度之间的关系。根据选取的元件，利用敏感元件阻值同时与电表示数、温度相关联的特点，得出电表示数与温度之间的关系，从而使电表示数可以直接读取为温度示数。 5.将电表的示数与温度相对应。 活动 任务四 设计恒温电热杯的控温工作流程 1.请参照教材实践活动的具体要求，初步完成工作程序流程图。 2.交流与反思。跟同学们一起分析论证流程图的优缺点，看一看不同的方案设计是否能达到活动要求。 3.实际应用测试。在杯中没有水的时候，杯子是否会加热杯中空气?应该怎么避免浪费电量?在实际应用中会遇到的其他问题还有哪些?并根据发现的问题尝试改进流程图。 专项 与欧姆定律相关的电路安全问题 过专项 提分专项强化 提分方法 与欧姆定律相关的电路安全问题的分析方法 (1)无论Ⓥ还是Ⓐ，它们的电路安全由其测量范围确定，通过Ⓐ的电流不能超过其测量范围，加在Ⓥ上的电压也不能超过其测量范围。 (2)用电器和滑动变阻器的电路安全问题：为了保证用电器安全，应使用电器两端的电压不高于其所能承受的最大电压，通过用电器和滑动变阻器的电流不高于其允许通过的最大电流。 (3)小结：解答电路安全问题时，依据“照顾弱者”的原则进行取值，即串联取小电流，并联取小电压。 1甲、乙两个定值电阻，甲标有“10Ω1.0A”,乙标有“15 Ω 0.6 A”,把它们并联后接入电路中，电路两端允许加的最高电压是 9 V。 2 [2025泸州期中]甲、乙两个定值电阻分别标有“6Ω 0.5 A”“10 Ω 1 A”的字样,丙是滑动变阻器,标有“20 Ω 2 A”的字样,若将甲、乙串联起来接在电源上，则当电路中电流最大时，电源电压为 8 V。若将乙、丙并联起来，接在另一个电路中，为了安全，当干路电流最大时，总电阻是 3.3 Ω(结果保留一位小数)。 3 [多选][2025龙东地区中考]如图所示，电源电压恒为4.5 V,定 值电阻 5Ω，滑动变阻器R₂标有“20Ω 2A”的字样,电压表的测量范围为0~3V，电流表的测量范围为0~0.6A。在保证电路安全的前提下，当开关S闭合时，滑动变阻器的滑片P 从 b 端向a端移动的过程中，下列说法中正确的是 (BC) A.电压表示数变化范围是1 ~3V B.电流表示数变化范围是0.18~0.6 A C.滑动变阻器 R₂两端的电压变化范围是1.5~3.6V D.滑动变阻器R₂接入电路的阻值变化范围是10~20 Ω 4如图所示的电路中，电源电压恒为18 V， 10 Ω,滑动变阻器标有“40 Ω 1.5 A”字样,电流表 A₁、A₂的测量范围均为0 ~3 A。闭合开关后，在该电路正常工作的情况下，下列说法正确的是(A) A.滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Ω B.电流表 A₁ 的最大示数为3A C.电流表 A₂的示数最小为1.8 A D.滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是18 ~40 Ω 5如图所示的电路中，定值电阻 滑动变阻器R₂的规格为“20Ω 1 A”,电源电压为4.5V且保持不变。电流表的测量范围为0 ~0.6 A,电压表的测量范围为0~3 V。 (1)为保护电路，滑动变阻器接入电路中的阻值范围是多少? (2)当滑动变阻器接入电路中的阻值为 9Ω时，电流表、电压表的示数分别是多少? 解：由题图知，闭合开关，定值电阻 与滑动变阻器 串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器 两端的电压。 (1) 当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，因电流表的测量范围为 0-0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为 1 A，则电路中的最大电流 A，此时电路中的总电阻最小， ， 滑动变阻器接入电路中的最小阻值 ； 由串联电路的分压特点可知，当滑动变阻器两端的电压最大为 时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大， ，即 ，解得 ， 故滑动变阻器接入电路中的阻值范围是 。 (2) 当滑动变阻器接入电路中的阻值为 时，电路中的电流 ，即电流表的示数为 ，滑动变阻器两端的电压 ，即电压表的示数为 。 学科网（北京）股份有限公司 $