尖子生专用2020中考物理挑战压轴题专题09电和磁含解析 46页

压轴题09 电和磁 ‎1．小明家的饮水机具有自动加水和加热两种功能，烧水时，先按一下加水按钮，自吸泵把水从水桶抽到壶内，当壶内水位达到规定容量时，自吸泵自动停止抽水；再按一下加热按钮，加热装置将对壶内的水加热。如图所示．“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图所示．电磁铁线圈电阻可忽略不计，“饮水机”共安装有2根加热电热丝和一根保温电热丝，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使加热电路断开，保温电路工作。当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使加热电路闭合．电磁继电器的电源两端电压U=6V，饮水机的参数如表所示已知水的比热容c水=4.2×103 J/（kg· ℃），水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，电热水机的铭牌数据如表.‎ ‎（1）电磁继电器的接线柱________（M/N）应与家庭电路的火线相连。‎ ‎（2）如果自吸泵抽水效率为60%，求自吸泵将1.2 L水提升0.5 m消耗的电能_____. ‎ ‎（3）加热电路中2根“220V 600W”电热丝的合理连接方式是___________（并联/串联）‎ ‎（4）为了实现温度控制，饮水机加热电热丝（图中未画出）应该选择接在以下的____。‎ A．AD端   B．BC端   C．AB端   D．CD端 ‎（5）假设饮水机内水温达到90℃时，温控电路就将电路切换到保温状态，此时滑动变阻器的阻值为__________Ω。‎ ‎（6）现将滑动变阻器R2的阻值适当调小，则该饮水机的保温范围将比原来____（大/‎ 46‎ 小）.‎ ‎【答案】M10J并联C70小 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由于开关控制火线，而电磁继电器衔铁相当于开关，所以，电磁继电器的接线柱M应与家庭电路的火线相连；‎ ‎（2）由知道，1.2L水的质量是：m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×1.2×10-3m3 =1.2kg，‎ 如果自吸泵抽水效率为60%，则η=，‎ 所以，自吸泵将1.2L水提升0.5m消耗的电能是：=10J；‎ ‎（3）根据题意知道，当继电器的衔铁被吸合，使加热电路断开，保温电路工作；当继电器的衔铁被释放，使加热电路闭合，所以，加热电路与保温电路是并联关系，而安装的2根加热电热丝工作时为了互不影响，也应是并联关系。‎ ‎（4）当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使加热电路断开，保温电路工作，由图1知道CD端接保温电热丝；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使加热电路闭合，由图1知道AB端应接2根“220V 600W”的电热丝（表示其额定电压为220V），又由表中数据知道，加热功率为1200W，故每根电热丝正常工作的功率为600W；‎ ‎（5）由图2知道，当饮水机内水温达到90℃时，热敏电阻R1 =50Ω，由于当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使加热电路断开，保温电路工作，由电阻的串联和欧姆定律知道，此时电路的电流是：=0.05A，解得此时滑动变阻器的阻值是：R滑 =70Ω；‎ ‎（6）现将滑动变阻器R2的阻值适当调小，由于加热和保温切换时的电流大小均不变，由欧姆定律知道，总阻值R不变，由串联电路的电阻规律知道，R=R2 +R1，所以，当R2增小时，加热和保温切换时的R1均增大，但两状态之间R1的变化量相等，由图2‎ 46‎ 知道保温范围变小了。‎ ‎2．图甲是电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住21楼，他乘电梯从1楼匀速上升到21楼用时60s，已知每层楼的高度为3 m.小明重500 N，轿厢重4500 N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此过程，解答下列问题.‎ ‎（1）拉力F的功率为多大____？（g取10 N/kg）‎ ‎（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少_____？‎ ‎（3）图乙是该电梯超载报警系统工作原理图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作.在控制电路中，已知电源电压为8 V，保护电阻R2= 100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02 A时，电铃就会发出警报声.‎ ‎①由图丙可知，电梯承载的人越多，电阻式压力传感器R1受到的压力越大，电阻___________，当电流达到0.02A时，衔铁被吸下，电铃发出警报声；‎ ‎②若乘客人均重为600 N，该电梯最多可以乘载多少人______？‎ ‎③在安全的前提下，如果想增大该电梯的载重量，可以怎样改变控制电路_____？‎ ‎【答案】5000W10％越小13增大R2或减小电源电压 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）他乘电梯从1楼匀速升到21楼时，上升的高度： h=（21-1）×3m=60m 46‎ ‎，因动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，克服小明重力和轿厢重力做的功为总功，所以，拉力F做的总功： W总=（G+G轿厢）h=（500N+4500N）×60m=3×105J， 拉力F的功率：‎ ‎（2）动滑轮A提升小明时做的有用功： W有=Gh=500N×60m=3×104J， 动滑轮A提升小明的机械效率：‎ ‎（3）①电梯承载的人越多，电阻式压力传感器R1受到的压力越大，由丙图可知，电阻越小，电路中的总电阻越小，由可知，电路中电流越大，当电流达到0.02A时，衔铁被吸下，电铃发出警报声； ②当电流达到0.02A时，电路的总电阻：‎ 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，此时压力传感器的电阻值： R1=R-R2=400Ω-100Ω=300Ω， 由图丙可知，此时的最大压力为8000N， 电梯承载的人数=（人），即13人．‎ ‎③在安全的前提下，只要电流小于0.02A, 电铃就不会发出警报声，此时就可以增大该电梯的载重量；所以可以增大电路的总电阻或者减小电源电压，从而达到减小电路电流的目的，增大该电梯的载重量．‎ ‎3．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 46‎ 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__？‎ ‎【答案】N磁性0.48W0.15N ‎【解析】‎ ‎【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=ρ水gV排=ρ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===12Ω，此时灯泡消耗的功率是PL=I2RL=（0.2A）2×12Ω=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。‎ ‎4．智能家居为我们的生活提供了很多便利．香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R1、R2为发热电阻，且R2＝3R1，U1＝U2‎ 46‎ ‎＝5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换，其高挡发热功率为2W．‎ ‎（1）香茗与mini“对话”，即可实现对其功能的操作．Mini将香茗的声音的声信号转化为电信号，这与_____的原理相同（选填“发电机”或“电动机”）．‎ ‎（2）低挡模式时，mini工作电路中的电流是多少________？‎ ‎（3）Mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧．控制电路中，R0＝60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示．当控制电路中的电流达到50mA时，衔铁才会吸合，工作电路接通．请通过计算说明，mini工作时至少需要加水多少千克____________？（g＝10N/kg）‎ ‎【答案】发电机0.1A0.02kg ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，发电机就是根据这一原理制成的；当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，根据P=UI=‎U‎2‎R求出R1的阻值；当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，根据电阻的串联和欧姆定律求出mini工作电路中的电流；由题意可知，当电流为50mA时，根据欧姆定律求出此时控制电路的总电阻，根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，由图象可知压敏电阻受到的压力，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则可求出水的重力，根据F＝G＝mg求出所加水的最小质量．‎ ‎【详解】‎ ‎（1）香茗与mini“对话”，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，即将人的声音信号转化为电流信号，这是电磁感应现象，与发电机的原理相同；‎ ‎（2）当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，由P=UI=‎U‎2‎R可得，R 46‎ ‎1的阻值：R‎1‎‎=U‎2‎P高=12.5Ω，当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以mini工作电路中的电流：‎ I=U‎2‎R‎1‎‎+‎R‎2‎=U‎2‎R‎1‎‎+3‎R‎1‎=‎5V‎4×12.5Ω=0.1A‎；‎ ‎（3）由题意可知，当电流为50mA时，此时控制电路的总电阻：R总‎=U‎1‎I‎'‎=‎5V‎50×‎10‎‎-3‎A=100Ω，‎ 则压敏电阻的阻值：R=R总﹣R‎0‎=100Ω﹣60Ω＝40Ω，‎ 由图可知，当R＝40Ω时，压敏电阻受到的压力F＝0.2N，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则水的重力：G=F=0.2N，‎ 由F=G=mg可得所加水的最少质量：m=Gg=Fg=‎0.2N‎10N/kg=0.02kg .‎ ‎5．如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置． ‎ ‎（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，电流表指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做________运动时导体中会产生感应电流． ‎ ‎（2）在此实验过程中，能量转化情况是________． ‎ ‎（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明________． ‎ ‎（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察两次实验中的________，然后进行分析与判断．‎ ‎【答案】切割磁感线机械能转化为电能感应电流的方向跟导体运动方向有关电流表指针偏转情况 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 46‎ 要产生感应电流，则电路是闭合的，且导体做切割磁感线运动；产生感应电流的过程中机械能转化为电能．‎ 导体运动的方向不同，指针偏转的方向不同，即感应电流的方向不同；‎ 要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其它因素一定，而导体的运动快慢不同，据此解答．‎ ‎【详解】‎ ‎（1）在此次操作中，使导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，所以不会产生感应电流，因此要产生感应电流，必须同时满足两个条件：电路是闭合的；导体做切割磁感线运动；‎ ‎(2)导体在磁场中运动，消耗了机械能，产生了电能，所以产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程．‎ ‎（3）由于感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，当导体运动的方向改变时，电流表指针偏转方向也改变，由此可以联想到感应电流的方向跟导体运动方向有关；‎ ‎（4）要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其它因素一定，而导体的运动快慢不同，让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察到两次电流表的指针偏转情况不同，由此可以联想到感应电流的大小跟导体运动速度有关．‎ ‎6．阅读下面短文，回答问题．‎ 善变的软磁铁 图甲所示为中国科技馆探索与发现展厅的一个名为“善变的软磁铁”的展品，体验者推动如图乙所示的软磁铁A缓慢地向永磁铁B移动（永磁铁的右端是N极），会感觉到同性的软磁铁和固定的永磁铁之间的斥力越来越大，推动越来越吃力．但是，当软磁铁继续靠近永磁铁，两者接近到一定距离时，两块磁铁之间的排斥力又忽然变成了吸引力．这件展品让观众们体验了软磁铁与永磁铁之间同性相吸的奇妙特性．‎ 磁铁一般分为软磁铁和硬磁铁．所谓软，是指这些材料容易磁化，在磁性上表现“软”．在一般情况下，软磁铁同样也表现出硬磁铁中的一类﹣﹣永磁铁的正常属性，但当普通永磁铁非常接近软磁铁的尖端时，软磁材料的磁矩方向发生了变化，两者的斥力会突然转变为吸引力．软磁材料，易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失，也易于通过敲打和加热退磁，它广泛用于电工设备和电子设备，如应用在电磁铁、变压器和电机的铁芯中，以便在断电后磁性消失．‎ 46‎ 根据上述内容回答：‎ ‎（1）开始体验时，体验者缓慢用力推软磁铁时，永磁铁B与软磁铁A之间相互排斥，此时，下列说法正确的是：_____（选填选项前的字母）‎ A．B对A的斥力与体验者对A的推力，是一对相互作用力 B．B对A的斥力与A对体验者的推力，是一对相互作用力 C．B对A的斥力与体验者对A的推力，是一对平衡力 D．B对A的斥力与A对B的斥力，是一对平衡力 ‎（2）图乙中，当永磁铁B和软磁铁A间相互排斥时，此时软磁铁的左端是_____极；当它们接近到一定距离时，两磁铁间相互作用变为吸引时，此时软磁铁A的左端是_____极．（N/S）‎ ‎（3）写出一条与硬磁铁相比，软磁铁的突出特点_____．如果一个软磁铁还留有磁性，把它的磁性消除或减弱的办法是：_____．（写出一条即可）‎ ‎【答案】BNS易被磁化高温或敲击 ‎【解析】‎ ‎（1）A．永磁铁B对软磁铁A的斥力与体验者对软磁体的推力，作用在同一个物体上，所以两个力不是一对相互作用力．‎ B．因为力的作用是相互的，永磁铁B对软磁铁A的斥力与软磁体对永磁铁的斥力，是相互作用力，故B正确为答案．‎ C．永磁铁B对软磁铁A的斥力与体验者对软磁体的推力，两个力大小不相等，不是一对平衡力，故C错误．‎ D．永磁铁B对软磁铁A的斥力与软磁体对永磁铁的斥力，是一对相互作用力，故D错误．‎ ‎（2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，当永磁铁B和软磁铁A间相互排斥时，因为永磁体B的右端是N极，所以此时软磁铁的左端是N极．当它们接近到一定距离时，两磁铁间相互作用变为吸引时，则此时软磁铁A的左端是S极．‎ ‎（3）与硬磁铁相比，软磁铁的突出特点是易被磁化．‎ 46‎ 如果一个软磁铁还留有磁性，把它的磁性消除或减弱的办法是：敲打和加热．‎ ‎7．阅读下面短文，回答问题 电饭锅的温控开关 ‎19世纪末，著名物理学家皮埃尔·居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失．后来，人们把这个温度叫“居里点”．磁芯温度一旦超过其居里温度，磁芯的电磁效应已无法起到作用．不同材质的磁芯所承受的居里温度不固定．‎ 在电饭锅的底部中央装了一块永久磁环和一块居里点为103℃的磁性材料．当锅里的水分干了以后，食品的温度将从100℃上升．当温度到达大约103℃时，由于被磁铁吸住的磁性材料的磁性____，磁环的吸引力____(小于/大于/等于)其上的弹簧的弹力，电源开关被____．‎ ‎【答案】消失小于断开 ‎【解析】‎ 由题意可知，当温度到达大约103℃时，由于被磁铁吸住的磁性材料达到其“居里点”，磁性消失，磁环的吸引力小于其上的弹簧的弹力，电源开关被断开，电饭锅不再工作．‎ ‎8．阅读下面的短文，回答问题 双触点干簧管 双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中B和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成，A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当绕在干簧管上的线圈通电时，如图所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触．而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触．‎ 请问答下列问题：‎ 46‎ ‎⑴在图中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是极．‎ ‎⑵簧片A、B和C所对应的材料可能是．（填写序号）‎ ‎①铁、铁、铜②铜、铝、铁③铜、铁、铁④镍、铁、铝 ‎⑶当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有势能．‎ ‎⑷如图所示，请将电路连接完整，要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电．‎ ‎【答案】（1）正（+）（2）3 （3）弹性（4）如图 或 ‎【解析】‎ 试题分析：（1）用右手握住螺线管，让四指弯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．根据安培定则判断电源的极性；‎ 46‎ ‎（2）根据物体被磁化后可以吸引铁类物质，进行分析；‎ ‎（3）弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能；‎ ‎（4）闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电，由此根据双触点干簧管特点分析连接电路．‎ 解：‎ ‎（1）螺线管的左端为N极，右手握住螺线管，大拇指朝左，电流从左侧流进，右侧流出，所以电源的左端是正极；‎ ‎（2）由题磁铁能够磁化干簧管的B、C两个簧片，所以制作材料可能是铁；不能吸引A，制作材料可能是铜；故选③；‎ ‎（3）正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当B的端点与C的端点接触时，簧片B发生弹性形变，所以它具有弹性势能；‎ ‎（4）当开关S闭合后，电路接通红灯亮，故红灯与螺线管相连且与簧处A组成一条支路；‎ 通电后螺线管产生磁性，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，把簧片吸下来，绿灯电路接通灯亮．所以绿灯与C相连．这样交替进行．如图所示：‎ 故答案为（1）正；（2）③；（3）弹性；（4）如上图所示．‎ ‎【点评】干簧管实际是一种继电器控制电路，其作用相当于一个开关，解答中主要用到了安培定则的应用，磁化的特点，以及电路的设计等，有一定的难度，但也给我们很多的启示，是一个很好的应用，也是一道不错的题目．‎ ‎9．如图电磁继电器和热敏电阻R1等组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内．电源电压U=6v，继电器线圈的电阻可不计．如图为热敏电阻的R1-t图象，且已知在50～150℃范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1•t=常数；电阻R2是可变电阻．当线圈中的电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合．已知此时可变电阻R2=225Ω，恒温箱保持60℃恒温．图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源．‎ 46‎ ‎（1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是多少？ ‎ ‎（2）应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？ ‎ ‎（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？‎ ‎【答案】75Ω由图2可知，当恒温箱内的温度升高时，热敏电阻的阻值随之减小，电路中的电流增大，当电流达到20mA时，电磁铁能够吸引下衔铁，使动触点与C、D所在的电路接通．若把加热器接在此电路中，会使恒温箱内的温度持续升高．相应的，热敏电阻的阻值继续减小，电流持续增大，电磁铁的磁性继续增强，使CD这个电路始终接通，加热器永远工作．达不到控制温度的目的．所以，要把恒温箱的加热器应接在A、B端．255Ω ‎【解析】‎ ‎ (1)60℃时，控制电路I＝20mA＝0.02A，R总＝UI‎＝‎‎6V‎0.02A＝300Ω,R1＝R总−R2＝300Ω−225Ω＝75Ω;(2)由图2可知，当恒温箱内的温度升高时，热敏电阻的阻值随之减小，电路中的电流增大，当电流达到20mA时，电磁铁能够吸引下衔铁，使动触点与C. D所在的电路接通．若把加热器接在此电路中，会使恒温箱内的温度持续升高．相应的，热敏电阻的阻值继续减小，电流持续增大，电磁铁的磁性继续增强，使CD这个电路始终接通，加热器永远工作．达不到控制温度的目的．所以，要把恒温箱的加热器应接在A. B端．(3)设100℃热敏电阻的阻值为R‎1‎‎'‎,∵R1⋅t＝常数,∴75×60＝R‎1‎‎'‎×100,解得R‎1‎‎'‎＝45Ω,R总＝UI‎＝‎‎6V‎0.02A＝300Ω,R‎2‎‎'‎‎＝‎R总‎'‎−R‎1‎‎'‎＝300Ω−45Ω＝255Ω.‎ 点睛：（1）要求R1的阻值，由电路图可知，R1、R2串联后接在6V的电源上，电源电压已知，此时电路中的电流也知道，可用电源电压与电流求出总电阻，然后减去R2，即可解得R1．（2）恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端，主要是由热敏电阻随温度的变化趋势来决定的．（3）要求电阻R2此时的阻值应调为多少，首先要知道此时热敏电阻R1的阻值是多少，而R1•t＝常数是一个非常关键的突破口．‎ 46‎ ‎10．“汽车共享”在丽水市推出来受到市民的青睐，它属于公共交通的补充，可以满足人们自驾出行的需求．如图是我市一款按租用时间收费的电动共享汽车．五一期间，小科一家三口租用该款电动共享汽车去旅游，从租车点一路不停行驶105千米到达目的地，若全程的速度为70千米/时．回答下列问题：‎ ‎（1）如图所示，租车时，租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器，感应器即能读取卡中的信息，将车解锁．下列哪一副图与刷卡所用的原理相同是_____．‎ ‎（2）租用该电动汽车的价格为0.5元/分钟，小科从租车点到目的地的租车费用为____元；‎ ‎（3）该车质量为1.6×103 kg，小科一家三人总质量为是160 kg，每个轮胎和地面的接触面积为2×10-2 m2，g取10 N/kg．求该车对地面的压强____．‎ ‎（4）某品牌电动汽车的部分参数如下表所示．根据表中的数据电动汽车充满电后，在水平地面上匀速行驶的最大距离为 140 千米，则行驶时该车受到的阻力为多少_____．‎ ‎【答案】B452.2×105 Pa 396N ‎【解析】‎ 46‎ ‎(1)刷卡时能产生感应电流，根据磁卡中的信息可以解锁，故刷卡所用的原理是电磁感应．A图是电流的磁效应，B图是研究感应电流产生的，C图是研究通电螺线管的磁场强弱与线圈匝数关系的，D图磁场对电流的作用，故与刷卡所用的原理相同是B；（2）电动共享汽车行驶的距离s＝105km，全程的速度v＝70km/h，根据v＝可得，电动共享汽车行驶的时间：t＝＝1.5h＝90min，因为租用该电动汽车的价格为0.5元/分钟，所以小科一家从租车点到目的地的租车费用为：0.5元/min×90min＝45元；(3)车和人的总重力G＝mg＝(1.6103kg160kg)10N/kg＝17600N,该车对地面的压强p＝＝ 2.2105Pa;(4)转化的机械能为：W′＝W×η＝22kW⋅h×70%＝1.54kW⋅h＝5.544×107J；汽车做匀速直线运动，则f＝F；则阻力大小为：f＝F＝＝396N.‎ ‎11．小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图所示．他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合．已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω．‎ ‎(1)车辆不超载时，工作电路中绿灯亮;当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载．请你判断灯__________________(选填“L1”或“L2”)是红灯 46‎ ‎(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少?(g取10N/kg)．‎ ‎(3)在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少? ‎ ‎(4)请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）（4）超载即压力大，压强大，易于压坏路面，‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）分析超载和不超载时，衔铁的位置及两盏灯的亮暗情况得出结论．‎ ‎（2）车对水平地面的压力等于它的重力，由图象求出压力传感器的阻值，然后由串联电路特点与欧姆定律求出R阻值．‎ ‎（3）当R为零时，由欧姆定律求出线圈两端电压，然后由图象求出此时压力传感器受到的压力，即车轮的最小重力．‎ ‎（4）可从惯性、压强两方面分析超载的危害．‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由图示可知，车辆不超载时，控制电路中电流较小，电磁铁磁性较弱，衔铁被弹簧拉起，L1亮；车辆超载时，控制电路中电流增大，衔铁被吸下，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯．‎ ‎（2）车对水平地面的压力：‎ F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，‎ 由图象可知，此时的输出电压U=1V，‎ 由欧姆定律可知电路总电阻：‎ R总===50Ω，‎ 电阻R的阻值：‎ R=R总﹣R线圈=50Ω﹣20Ω=30Ω；‎ ‎（3）当R=0Ω，输出电压最小，‎ 由欧姆定律可知输出最小电压：‎ U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V，‎ 46‎ 由图象可知，此时压力传感器受到的压力：‎ F′=0.8×105N=8×104N；‎ 通过车辆的最小重力为8×104N；‎ ‎（4）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故；超载的汽车质量大，对地面的压强大，易损坏路面；‎ 答：（1）L2；‎ ‎（2）R的阻值应调节为30Ω；‎ ‎（3）在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N；‎ ‎（4）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故．‎ ‎12．如图为小颖同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能．如图中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路．当电磁铁线圈中的电流I<10mA时，继电器上方触点和触点c接通，电热水器工作电路中的电流为1A；当电磁铁线圈中的电流I ≥ 10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方动触点和静触点a、b接通，电热水器工作电路的功率为2200W．热敏电阻R随温度变化的规律如图，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中，其中电阻R2、R3在图中的虚线框内未画出．已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、U2＝220V．‎ ‎（1）衔铁正好被吸下时，控制电路的总电阻为多少？‎ ‎（2）若R0为200Ω，衔铁正好被吸下时储水箱中水温是多少? ‎ ‎（3）求出电阻R3的阻值，计算并画出虚线框内的电路，标明电阻名称．‎ ‎【答案】（1）600Ω（2）60℃（3）R3=154Ω ‎【解析】（1）由图1知，控制电路中R0与线圈、R串联，当电磁铁线圈中的电流I=10mA时，电磁铁的衔铁正好被吸下，由I=可得此时控制电路的总电阻：‎ R总===600Ω；‎ ‎（2）由题意知，衔铁刚好被吸下时，控制电路电流I=10mA=0.01A，此时电流总电阻R总 46‎ ‎=600Ω，由串联电路电阻特点可得热敏电阻：‎ R=R总﹣R0=600Ω﹣200Ω=400Ω，‎ 由图2可知，此时水温为60℃；‎ ‎（3）由题知，a、b接通，R1与虚线框中连入部分并联，电热水器工作电路的功率2200W，P1===W，虚线框中连入部分功率：Pb=2200W﹣W=W，虚线框中连入部分功率：Pb===66Ω=R2，‎ 继电器上方触点和触点c接通，此时只有框内电阻接入电路，电热水器工作电路中的电流为1A，此时虚线框内的总电阻：R框===220Ω，‎ Pb＜R框，所以框内R2、R3电阻应串联，即框内cb间是电阻R3，‎ 且R3=R框﹣R2=220Ω﹣66Ω=154Ω．‎ 虚线框内的电路如图所示：‎ ‎13．如图甲所示的恒温箱，由工作电路和控制电路组成，其简化电路如图乙所示，其中控制电路是由线圈电阻、热敏电阻、滑动变阻器串联组成，电源两端电压恒为6V，线圈的阻值为，热敏电阻的图像如图丙所示；的阻值为时，恒温箱可以实现的恒温控制；当线圈的电流达到时衔铁被吸合；其中加热器的额定电压为，额定功率为。‎ ‎（1）请简述恒温箱的工作原理；‎ ‎（2）当恒温箱实现恒温控制时，热敏电阻消耗的功率是多少？‎ ‎（3）如果要使恒温箱能够设置至之间的温度，那么可变电阻的阻值范围为多少？‎ ‎（4）由于输电导线上有电阻，当某次加热器的实际功率为时，工作电路的实际电压为多少？‎ 46‎ ‎【答案】(1)详见解析；(2)0.02W；(3)；(4)198V。‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 求解 题干信息 所用公式 ‎（2）热敏电阻消耗的功率 电源电压恒为6V，线圈的阻值为，的阻值为时，恒温箱可以实现的恒温控制，此时热敏电阻的阻值为；当线圈的电流达到时，衔铁被吸合 ‎（3）可变电阻的阻值范围 时，热敏电阻阻值为，时，热敏电阻阻值为 ‎（4）工作电路的实际电压 加热器的额定电压为，额定功率为；某次加热器的实际功率为 ‎【详解】‎ ‎(1)衔铁未吸合时，加热器电阻丝工作，恒温箱温度升高，热敏电阻阻值减小；当线圈电流达到时，衔铁被吸合，加热停止；‎ ‎(2)恒温箱实现恒温控制时，热敏电阻两端电压：‎ ‎，‎ 热敏电阻消耗的功率：‎ ‎；‎ 46‎ ‎(3)根据题意可知，控制电路电源电压恒为，当电路中的电流达到时，衔铁被吸合，故无论怎样设定温度，电路中的总电阻都不变，的恒温控制时 电路中的总电阻 ‎，‎ 当恒温箱设置时，由图丙可知 变阻器接入电路中的电阻 ‎，‎ 当恒温箱设置时，由图丙可知 ‎，‎ 变阻器接入电路中的电阻 ‎，‎ 要使恒温箱能够设置至之间的温度，可变电阻的阻值调节范围应该在；‎ ‎(4)加热器的电阻：‎ ‎，‎ 由得 ‎，‎ ‎。‎ ‎【点睛】‎ 多以生活中的电热型家用电器为背景命题，涉及多挡位原理图、铭牌参数、图像等.考查的知识点有电功率、电能、电流、电阻、热量等相关计算，会涉及简答小问，涉及的公式有、、、、等。‎ ‎14．梅雨季节，潮湿的空气会对家电和家具等造成不利，需要及时除湿。小乐设计如图甲所示的模拟电路，能实现警示灯随湿度变化而自动调整亮度，且当空气湿度达到一定程度 46‎ 时，警示灯还能不断闪烁。已知电源电压为6V，警示灯的规格是“6V3W”。（电磁铁线圈电阻忽略不计，警示灯电阻保持不变）‎ ‎（1）根据设计要求，应选图乙中的____（选填“”或“”）湿敏电阻，串联在图甲电路中_____（选填“A”或“B”）位置。‎ ‎（2）闭合开关，当空气湿度处于40%时，衔铁会被吸下，警示灯会闪烁，警示灯在闪烁过程中，较暗时的实际功率是多少______？（写出计算过程）‎ ‎【答案】R2B0.35W ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)[1][2]由图乙可知：R1的电阻随湿度的增加而增加，R2的电阻随湿度的增加而减小；由题意可知，空气湿度较小时，电磁铁不吸合，灯泡较暗，当空气湿度达到一定程度时，湿敏电阻的阻值减小，电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸合，湿敏电阻被短路，电路为警示灯的简单电路，灯泡变亮，由于电磁铁也被短路无磁性，电磁铁不吸合，据此可知警示灯能不断亮暗闪烁，所以应选图乙中的R2湿敏电阻，且串联在图甲电路中B位置；‎ ‎(2)[3]由知，警示灯的电阻为：‎ 由图乙可知，当空气温度处于40%时，湿敏电阻的阻值为24Ω，警示灯在闪烁过程较暗时，湿敏电阻R2与警示灯串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时电路中的电流：‎ 46‎ 灯较暗时的实际功率：‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了学生分析图象的能力、电磁继电器的使用、欧姆定律的计算、电功率的计算等知识，是一道难题。‎ ‎15．如图所示，是某科技活动小组的同学们设计的恒温箱内部电路结构示意图．她包括了工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的恒温．其中，为滑动变阻器，R为可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻，加热器的电阻．当控制电路的电流时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流时，电磁继电器的衔铁被弹簧拉起，则：‎ ‎（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为多少？‎ ‎（2）如果当滑动变阻器的电阻时，可变电阻时，衔铁恰好被拉起，控制电路的电源电压是多少？那么，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器与可变电阻之和的最小电阻的阻值是多少？‎ ‎【答案】(1) 0.45A；(2)18V；430Ω．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为：‎ I=≈0.45A；‎ 46‎ ‎(2)当控制电路的电流I小=0.036A时，衔铁恰好被拉起，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，控制电路的电源电压：‎ U=I小（R线+R′+R）=0.036A×（20Ω+300Ω+180Ω）=18V；‎ 当控制电路的电流I大=0.04A时，衔铁恰好被吸引，此时电路中的总电阻：‎ R总==450Ω，‎ 滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值：‎ R滑=R总-R线=450Ω-20Ω=430Ω．‎ 答：(1)当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为0.45A；‎ ‎(2)控制电路的电源电压18V，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是430Ω．‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，明白电路的特点和控制电路的工作电流是关键．‎ ‎16．电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示.已知控制电路的电源电压U=9V，保护电阻R1=200欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计. ‎ ‎（1）若电梯在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升l5米，求电梯对乘客做功的功率. ‎ ‎（2）当电磁铁线圈电流达到20毫安时:衔铁刚好被吸住.若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载(g=10N/kg).‎ ‎（3）若R1换成50Ω，电梯厢内站立总重力为多少正好超载．‎ 46‎ ‎【答案】(1)450W；(2)超载了；(3)7000N ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)根据题意，电梯对乘客做功的功率 ‎(2)当站立总质量为1000千克时，其重力为10000N，根据图像可知，此时压敏电阻阻值为100Ω，则此时电路中的电流 超过20mA，因此此时超载；‎ ‎(3)若R1换成50Ω，电流为20mA时，压敏电阻 根据图像可知，对应重力为7000N；‎ 答：(1)功率为450W；(2)超载了；(3)总重力为7000N正好超载．‎ ‎17．图甲是温度自动报警器。控制电路中，电源电压U控=5V，热敏电阻R2的阻值与温度的关系如图乙所示；工作电路中，灯泡L标有“9V 0.3A”的字样，R4为电子嗡鸣器，它的电流达到某一固定值时就会发声报警，其阻值R4=10Ω。在R2温度为20℃的情况下，小明依次进行如下操作：闭合开关S1和S2，灯泡L恰好正常发光，此时R0的电功率为P0；将R1的滑片调到最左端时，继电器的衔铁刚好被吸下，使动触点与下方静触点接触；调节R3的滑片，当R3与R4的电压之比U3：U4=4:1时，电子嗡鸣器恰好能发声，此时R0的电功率为，。已知电源电压、灯丝电阻都不变，线圈电阻忽略不计。求：‎ 46‎ ‎（1）灯泡L的额定功率；‎ ‎（2）当衔铁刚好被吸下时，控制电路的电流；‎ ‎（3）将报警温度设为50℃时，R1接入电路的阻值；‎ ‎（4）工作电路的电源电压Ux。‎ ‎【答案】（1）2.7W（2）0.2A（3）15Ω（4）12V ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）灯泡L的额定功率是： P额=U额I额=9V×0.3A=2.7W；‎ ‎（2）当衔铁刚好被吸下时，变阻器R1接入电路的阻值刚好为0，由图乙知道，温度为20℃时R2的阻值是R2=25Ω 控制电路的电流是： ‎ ‎（3）当将报警温度设为50℃时，由图乙知，R2的阻值变为=10Ω，此时控制电路的电流仍然为I=0.2A，由知道，R1接入电路的阻值是： ；‎ ‎（4）当继电器的衔铁还没被吸下时，电路中的电流为I额=0.3A，则有 ；‎ 当继电器的衔铁被吸下时，设此时电路的电流为I，则有 ；‎ 由即知道，I=0.2A，此时 因为U3：U4=4:1，所以U3=8V 46‎ 因为，所以， ， 即 ，‎ 代入数据得： ‎ 解得Ux=12V。‎ 答：（1）．灯泡L的额定功率为2.7W；‎ ‎（2）．当衔铁刚好被吸下时，控制电路的电流为0.2A；‎ ‎（3）．将报警温度设为50℃时，R1接入电路的阻值为15Ω；‎ ‎（4）．工作电路的电源电压Ux为12V ‎18．明明同学们设计了如图甲所示的恒温箱温控电路（用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”），包括工作电路和控制电路两部分。其中，R1为阻值可以调节的变阻箱。R2为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示。继电器线圈电阻100Ω。‎ ‎（1）如图甲所示状态，加热器是否处于加热状态？‎ ‎（2）加热器正常工作时，通过加热器的电流为20A，求此时加热器的电阻和电功率；‎ ‎（3）已知当控制电路的电流达到0.01A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.008A时，衔铁会被释放。当调节R1=200Ω时，恒温箱内可获得最高温度为160℃‎ 46‎ 的“恒温”。如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为40℃的“恒温”，则应将R1的阻值调为多大？‎ ‎【答案】（1）加热状态；（2）11Ω，；（3）80Ω ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查电磁继电器的原理，欧姆定律的应用。根据题目所给条件分析求解。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)甲所示状态衔铁被弹簧拉起与上端触点接触，加热器与电源接通，故加热器处于加热状态。‎ ‎(2)加热器正常工作时，加热器的电阻为 加热器的电功率为 ‎(3)当R1=200Ω时，恒温箱内可获得最高温度为160℃的“恒温”，R2=100Ω则电源电压为 恒温箱内的温度控制在最低温度为40℃时，‎ 则有 可得：‎ 答：(1)如图甲所示状态，加热器处于加热状态；‎ ‎(2)加热器正常工作时，通过加热器的电流为20A时，加热器的电阻为11Ω和电功率为；‎ ‎(3)如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为400C的“恒温”，则应将R1的阻值调为80Ω。‎ 46‎ ‎19．一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中R0为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关S0和S都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω．求：‎ ‎(1)将电热水器水箱中2.2kg的水从15℃加热到45℃，水吸收的热量（c水＝4.2×103J/（kg•℃））‎ ‎(2)电热水器处于加热状态时工作电路的功率。‎ ‎(3)将2.2kg的水从15℃加热到45℃，需要通电5min，电热水器的加热效率为多少？‎ ‎(4)当温度达到50℃后，通电10min，R2产生的热量。‎ ‎【答案】(1)2.772×105J；(2)1100W；(3)84%；(4)12936J ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)水吸收的热量：‎ Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×（45℃﹣15℃）＝2.772×105J；‎ ‎(2)由题意可知，开关S0和S都闭合时，B触点与A接通，电热水器处于保温状态，则电热水器处于加热状态时工作电路的功率：‎ P加热＝=1100W；‎ ‎(3)将2.2kg的水从15℃加热到45℃时，水吸收的热量为2.772×105J，由P＝可得，通电5min内消耗的电能：‎ W＝Pt′＝1100W×5×60s＝3.3×105J，‎ 电热水器的加热效率：‎ η＝×100%＝×100%＝84%；‎ 46‎ ‎(4)当温度达到50℃后，电磁铁会把衔铁吸下，B触点与C接通，R1与R2串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，工作电路的电流：‎ I＝＝0.1A，‎ 则通电10min内R2产生的热量：‎ Q2＝I2R2t＝（0.1A）2×2156Ω×10×60s＝12936J。‎ 答：(1)将电热水器水箱中2.2kg的水从15℃加热到45℃，水吸收的热量为2.772×105J；‎ ‎(2)电热水器处于加热状态时工作电路的功率为1100W；‎ ‎(3)将2.2kg的水从15℃加热到45℃，需要通电5min，电热水器的加热效率为84%；‎ ‎(4)当温度达到50℃后，通电10min，R2产生的热量为12936J。‎ ‎20．育华的学子都充满了创造力，初三五班的谢玉同学设计如图1所示的道路限载报警器。是压敏电阻，其电阻大小随压力大小变化的关系如图2所示，当超载车辆通过压敏电阻时，报警器受到压力过大，电铃就会响，发出警报。通过用电压表（量程）改装的车重显示表，还能显示出通过车辆的重力。调节的大小，可以实现限载重力的调节。为，电磁铁线圈电阻不计，请完成下列问题：‎ ‎（1）请根据题意将图1的电路补充完整；‎ ‎（2）在某次测试中，当，电压表示数为时，恰好报警。此时报警器受到的压力是多少？‎ ‎（3）在确保电路安全的前提下，这个报警器能够承受的最大压力是多少？（提示：电磁铁的启动电流是保持不变的）‎ ‎【答案】（1）见解析；‎ 46‎ ‎（2）在某次测试中，当，电压表示数为时，恰好报警。此时报警器受到的压力是20000N。‎ ‎（3）在确保电路安全的前提下，这个报警器能够承受的最大压力是69850N。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)当超载车辆通过压敏电阻时，报警器受到压力过大，电铃就会响，发出警报。所以灯和电铃并联，如图所示 ‎(2)在某次测试中，当，电压表示数为时，恰好报警。此时R的电压是 ‎-=-=‎ 电路的电流是 压敏电阻此时的阻值是 根据图2可知，此时压力为20000N。‎ ‎(3)在确保电路安全的前提下，同时满足电压表最大，电流最大是2A，此时R的电压是 ‎-=-=‎ 压敏电阻此时的阻值是 46‎ 根据图2的比例关系可知，电阻是500Ω，压力为20000N；电阻是700Ω，压力为0N；则可得到电阻和压力的关系式是 则代入数据，此时压力为69850N。‎ 答：(1)如图所示；‎ ‎(2)在某次测试中，当，电压表示数为时，恰好报警。此时报警器受到的压力是20000N。‎ ‎(3)在确保电路安全的前提下，这个报警器能够承受的最大压力是69850N。‎ ‎21．热带鱼需要在一定的温度范围才能正常的生长，如图甲是某同学家的水族箱工作原理图，水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V 200W”的字样，Rx为热敏电阻，R2为滑动变阻器，当水面到达图中所示的位置，接触开关S1就会导通，水温由22℃升高到设定值28℃，开关S2断开，水温自然冷却到22℃时开关S2闭合，再次使水升温，水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内，水温随时间变化图像如图乙所示求：‎ ‎(1)热敏电阻Rx随温度的升高而_____（选填“增大”或“减小”），理由是：_____；‎ ‎(2)水族箱正常加热时，通过电热丝的电流是多少？_____‎ ‎(3)该水族箱一天消耗的电能；_____‎ ‎(4)若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R2的滑片应向_____（选填“左”或“右”）移动。‎ ‎【答案】增大Rx增大，总电阻增大，总电流减小电磁铁磁性减弱，S2断开0.91A4.8×106 J左 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 46‎ ‎(1)[1]由图可知，热敏电阻Rx与滑动变阻器R2和通电螺线管串联后接在5V的电源上：若热敏电阻Rx随温度的升高而减小，根据电阻的串联，总电阻减小，由欧姆定律，电路的总电流变大，通电螺线管的磁性增强，衔铁S2被吸引，则R1所在加热电路连通，水厢内水温升高，因热敏电阻Rx随温度的升高而减小，重复上面的过程，加热电路一直工作，不符合题意；若热敏电阻Rx随温度的升高（当温度从22℃升高到28℃）而增大，根据电阻的串联，总电阻减大，由欧姆定律，电路的总电流变小，通电螺线管的磁性减弱，衔铁S2在弹力的作用下切断路加热电路，加热电路停止工作，符合题意。‎ ‎(2)[2]正常工作时电热丝的电流：‎ I=» 0.91A ‎(3)[3]由图乙可知，水族箱一个循环用时 400 min，工作一天，即24h，包含的工作循环 ‎=3.6‎ 个循环，前三个工作循环，每个工作时间（加热时间）为 100 min，第四个工作循环所用时间为 ‎0.6×400 min=240min 故加热的工作时间仍为 100 min，总工作时间 t=3×100 min+100 min=400min 消耗的电能 W=Pt=200 W×400×60s=4.8×106 J ‎ (4)[4]水温提高会使热敏电阻的阻值增大，根据 I=‎ 在电路中电流一定时，故需减小滑动变阻器电阻，因此应将滑片向左移。‎ ‎22．如图电磁继电器和热敏电阻R1等组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电压U＝6V，继电器线圈的电阻可不计。如图为热敏电阻的R1﹣t图象，且已知在50～150℃范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1×t＝k（常数）；电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合。已知此时可变电阻R2＝225Ω，恒温箱保持60℃恒温。图中的“交流电源”是恒温箱加热器的电源，它的额定功率是1500W。‎ 46‎ ‎（1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是多少？‎ ‎（2）应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？‎ ‎（3）根据统计，正常情况下，温度控制箱内的加热器，每天加热50次，每次加热10min，恒温箱每天消耗电能多少kW•h？‎ ‎（4）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？‎ ‎【答案】（1）75Ω；（2）A、B端；（3）12.5kW•h。（4）255Ω。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由题可知，恒温箱保持60℃时，可变电阻R2＝225Ω，电流是20mA＝0.02A，电源电压为6V，则根据欧姆定律可得控制电路的总电阻：；‎ 由电阻的串联可得，60℃时热敏电阻R1的阻值：R1＝R﹣R2＝300Ω﹣225Ω＝75Ω；‎ ‎（2）由如图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，控制电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，加热电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；‎ ‎（3）恒温箱内的加热器正常工作时的功率为1500W，每天加热50次，每次加热10min，则恒温箱每天消耗电能：；‎ ‎（4）由题可知，R1t＝常数，由1小题可知，当温度是60℃时，热敏电阻为75Ω，则当温度是100℃时，设热敏电阻为R′1，则有：75Ω×60℃＝R′1×100℃，解得：R′1＝45Ω；由于继电器的衔铁被吸合时，电路中的电流仍然为20mA，则控制电路的总电阻仍然为R＝300Ω，根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，可变电阻R2的阻值：R2＝R﹣R′1＝300Ω﹣45Ω＝255Ω。‎ 答：（1）60℃时，热敏电阻R1的阻值是75Ω；‎ ‎（2）应该把恒温箱的加热器接在A、B端；‎ ‎（3）恒温箱每天消耗电能12.5kW•h。‎ 46‎ ‎（4）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255Ω。‎ ‎23．图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时50s，已知每层楼的高度为3m。小明重600N。轿厢重5400N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题。‎ ‎(1)拉力F的功率为多大？‎ ‎(2)动滑轮A提升小明的机械效率为多少？‎ ‎(3)图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为6V，保护电阻R2=100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为700N，该电梯最多可以乘载多少人？‎ ‎【答案】(1)；(2)10%；(3)12人 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)根据动滑轮的特点可知细绳拉力大小 轿厢上升的高度 46‎ 拉力移动距离 拉力做的功 拉力的功率 ‎(2)滑轮提升小明做的有用功 动滑轮A提升小明的机械效率 ‎(3)由欧姆定律可得，电路总电阻 此时压力传感器的电阻值 根据图像可知此时的最大压力为9000N，则电梯承载的人数 人 答：(1)拉力F的功率为；‎ ‎(2)动滑轮A提升小明的机械效率为10%；‎ ‎(3)该电梯最多可以乘载12人。‎ ‎24．24．（8分）如图所示，是某科技活动小组的同学们设计的恒温箱内部电路结构示意图。她包括了工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的恒温。其中，R’为滑动变阻器，R为可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻R0=20Ω，加热器的电阻R1=484Ω。当控制电路的电流I≥0.04A时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流I≤0. 036A时，电磁继电器的衔铁被弹簧拉起，则：‎ 46‎ ‎（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为多少？‎ ‎（2）如果当滑动变阻器的电阻R’=300Ω时，可变电阻R=180Ω时，衔铁恰好被拉起，控制电路的电源电压是多少？那么，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是多少？‎ ‎【答案】（1）100W （2）18V 430Ω ‎【解析】试题分析：（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为：‎ ‎（2）当衔铁恰好被拉起时，因为线圈与可变电阻、滑动变阻器串联 R总=R线+R’+R=20Ω+300Ω+180Ω=500Ω U=I小R总=0.036A×500Ω=18V 当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是：‎ R滑= R总小-R线=450Ω-20Ω=430Ω 考点：电磁继电器电功率计算串联电路电压、电流特点 ‎25．许多大桥被损坏的一个重要原因是过往车辆严重超载，为了能抓拍超载车辆，小明及其物理兴趣小组成员决定为大桥管理者设计一个“汽车超载记录器”来进行监控管理。如图甲为该超载记录器原理图，已知电源电压，电压表量程为0～5V，线圈电阻，保护电阻，为压敏电阻，当车辆驶入被检测路段时，其阻值随它受到的压力变化的情况如图乙所示，当电压表示数达到或超过4V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆。试问：（g取10N/kg）‎ ‎（1）若某车的质量为15t，静止时轮胎与路面接触的总面积为0.3m2，则静止时该车对路面的压强为多少？‎ ‎（2）第（1）问中该车辆过桥时，电压表的示数是多少？‎ 46‎ ‎（3）该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是多少？‎ ‎【答案】(1)5×105Pa；(2)2.5V；(3)5.5×104kg。‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 固体压强的理解及相关计算，与敏感电阻有关的计算；‎ 求解 题干信息 所用公式 ‎（1）静止时该车对路面的压强 若某车的质量为15t，静止时轮胎与路面接触的总面积为0.3m2‎ ‎（2）第（1）问中该车辆过桥时，电压表的示数 已知电源电压，线圈电阻，保护电阻 ‎（3）该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量 电压表量程为0～5V ‎【详解】‎ ‎(1)静止时对该车对路面的压力：‎ ‎，‎ 该车对路面的压强：‎ ‎；‎ 46‎ ‎(2)根据控制电路可知，三电阻串联，电压表测两端的电压，由乙图像可知，‎ 时，此时压敏电阻的阻值 电路中的电流 ‎，‎ 电压表测两端的电压，示数为 ‎；‎ ‎(3)经分析当电压表示数最大时，记录器所能记录的过桥车辆的质量最大，电路中的电流 ‎，‎ 两端电压 ‎，‎ 压敏电阻两端的电压 ‎，‎ 压敏电阻的阻值 ‎，‎ 由图乙可知此时的压力 ‎，‎ 则记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是 ‎。‎ 答：(1)该车对路面的压强为5×105Pa；‎ ‎(2)第(1)问中该车辆过桥时，电压表的示数是2.5V；‎ ‎(3)该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是5.5×104kg。‎ 46‎ ‎【点睛】‎ 失分原因 题号 失分原因 ‎（1）‎ 不会运用固体压强公式进行计算 ‎（2）‎ ‎①不会根据图像得出的阻值；‎ ‎②对电路的串并联识别不清 ‎（3）‎ ‎①不会根据“电压表量程为0～5V”确定两端的最大电压为5V；‎ ‎②不会根据串联电路的电压关系间接计算出两端的电压；‎ ‎③不会根据图像得出此时的阻值 ‎26．某展览厅为保护展品，在屋顶采用光敏材料设计了调光天窗，当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯泡予以补光。调光天窗的电路原理如图所示，控制电路电源电压U1=12V，工作电路电源电压U2=220V，R2为定值电阻，P为电磁铁，其线圈电阻约10Ω，当电流达到60mA时刚好能吸合衔铁，使电动卷帘工作。R1为光敏电阻，其阻值与光照强度之间的关系如下表所示。‎ 光照强度E/cd ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ ‎3.5‎ ‎120‎ ‎90‎ ‎70‎ ‎58‎ ‎48‎ ‎40‎ 46‎ 光敏电阻R1/Ω ‎(1)工作电路中的L代表安装在展厅内的20盏“220V 10W”的节能灯，这些灯同时正常发光4小时，耗电多少千瓦时?‎ ‎(2)当外界光照强度达到1.0cd时，电动卷帘便开始工作，R2的阻值是多少?‎ ‎(3)当电阻R2消耗的电功率为0.7W时，外界光照强度是多少?‎ ‎(4)为了节能，需要在光照强度更弱时才能启动节能灯照明，请结合公式说明如何更换电阻R2?‎ ‎【答案】(1)0.8kW·h；(2)70Ω；(3)3.5cd；(4)换用阻值更小的电阻替换R2‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)20盏灯的总功率为 P=20P1=20×10W=200W=0.2kW 同时工作4 h消耗的电能 W=Pt=0.2kW×4h=0.8kW·h ‎(2)当E=1cd时，由表格数据可知，光敏电阻R1=120Ω，电路电流达到吸合电流60mA合0.06A时，电动卷帘刚好工作，控制电路的总电阻 则 R2=R总－R1－RP=200Ω－120Ω－10Ω=70Ω 46‎ ‎(3)当R2的功率P2=0.7W时，由可求电路中的电流 电路的总电阻 此时光敏电阻R1的阻值 R1'=R总'－R2－RP=120Ω－70Ω－10Ω=40Ω 由表可知此时光照强度为3.5cd。‎ ‎(4)根据可知，当吸合电流I、电压U1不变时，电路总电阻R总不变。由表格数据可知，光照强度E减小时，R1的阻值变大，由于 R总=R1+R2+RP 所以若使R总不变，则应换用阻值更小的电阻替换R2。‎ 答：(1)这些灯同时正常发光4小时，耗电0.8kW·h。‎ ‎(2)当外界光照强度达到1.0cd时，电动卷帘便开始工作，R2的阻值是70Ω。‎ ‎(3)当电阻R2消耗的电功率为0.7W时，外界光照强度是3.5cd。‎ ‎(4)应换用阻值更小的电阻替换R2。‎ ‎27．如图甲所示，电源电压U=6V，S为单刀双掷开关，小灯泡L的电阻Rl=10Ω，设灯丝电阻不随温度变化，R为某种压敏电阻，其阻值R与压力F成反比（如图乙所示），R的正上方固定有一电磁铁P，其线圈电阻不计：‎ ‎(1)在R上水平放置铁制品，开关S由接a改为接b，其他条件不变，灯的亮度变______；‎ ‎(2)当开关接a，电流表的示数为0.375A时，灯泡两端的电压为多少___？此时R上水平放置的铁制品重为多少______？‎ ‎(3)在R上水平放置重为20N的铁制品，开关接b，电流表稳定后的示数为0.4A 46‎ ‎，则此时压敏电阻的阻值为多少_____？电磁铁P对铁制品的吸引力为多少________？‎ ‎【答案】暗3.75V10N5Ω8N ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由甲电路图可知，开关接a时，L与R串联，铁制品对R的压力大小等于其重力；开关接b时，L、R和电磁铁串联，电磁铁通电产生磁性，吸引铁制品，所以铁制品对R的压力减小，因为R的阻值与压力F成反比，所以R的阻值变大，电路的总电阻变大，电源电压一定，由可知，电路中电流变小，由P=I2R知灯泡实际功率变小，灯的亮度变暗；‎ ‎(2)由可得，当开关接a时，灯泡两端的电压 由串联电路电阻规律和欧姆定律可得，此时R的阻值 由图乙可知，当R=6Ω时，R受到的压力为10N，所以R上方水平放置的铁制品重为 G=F=10N ‎(3)当铁制品放在R上，开关接b时，电流表稳定后的示数为0.4A，此时灯两端的电压 根据串联分压规律可知压敏电阻两端的电压 则此时压敏电阻的阻值 因为R与压力F成反比，由图像乙知 FR=60N•Ω 则当时 46‎ 由力的平衡条件可得，电磁铁P对铁制品的吸引力 答：(1)在R上水平放置铁制品，开关S由接a改为接b，其他条件不变，灯的亮度变；‎ ‎(2)当开关接a，电流表的示数为0.375A时，灯泡两端的电压为3.75V；此时R上水平放置的铁制品重为10N；‎ ‎(3)在R上水平放置重为20N的铁制品，开关接b，电流表稳定后的示数为0.4A，则此时压敏电阻的阻值为5Ω；电磁铁P对铁制品的吸引力为8N；‎ ‎28．科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V 1000W”的字样；控制电路电源电压U＝30V，热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器。闭合开关S，电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔接只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下，工作电路断开（不计继电器线圈的电阻，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：‎ ‎(1)电热器正常工作时的电阻；‎ ‎(2)电热器正常工作时，给恒温箱中100kg的水加热，已知电热器的加热效率为70%，当水温由30℃升高到40℃时，电热器的加热时间；‎ ‎(3)为了把温度控制在40℃左右，设定在水温低于40℃时自动加热，在水温达到40℃时停止加热，求此时滑动变阻器R1消耗的电功率。‎ ‎【答案】(1)48.4Ω；(2)6000s；(3)2.5W ‎【解析】‎ 46‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由可得，电热器正常工作时的电阻 ‎(2)水吸收的热量 由可得，消耗的电能为 所以加热时间为 ‎ (3)由乙图可知，水温40℃时，热敏电阻的阻值Rt＝50Ω，‎ 由题可知，水温40℃时，衔铁被吸下，吸引力F＝3N，‎ 由F﹣I图象可知，F＝3N时，控制电路中的电流I＝100mA＝0.1A，‎ 所以控制电路的总电阻 因为Rt与R1串联，所以 R1＝R﹣Rt＝300Ω-50Ω＝250Ω 所以此时滑动变阻器R1消耗的电功率为 P1＝I2R1＝（0.1A）2×250Ω＝2.5W 答：(1)电热器正常工作时的电阻为48.4Ω；‎ ‎(2)电热器的加热时间为6000s；‎ ‎(3) 滑动变阻器R1消耗的电功率为2.5W。‎ ‎29．物理学中常用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉（符号是T），为了研究“电磁铁产生的磁场强弱与什么因素有关”‎ 46‎ 设计了如甲所示的电路，R2的阻值为10Ω，R为磁敏电阻．其阻值随磁感应强度B变化的图像如图乙．‎ ‎（1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为多少A？‎ ‎（2）再闭合S1，移动滑动变阻器R1的滑片，当电流表示数为0.2A时，求该磁敏电阻所在位置的磁感应强度？‎ ‎（3）保持R1的滑片位置不变，换线圈匝数更多的电磁铁，放在同一位置，电流表示数变小，就得到结论：线圈匝数越多，电磁铁磁性越强．对吗？为什么？‎ ‎【答案】(1) 0.3A；(2) 0.4T；(3)不对，没有控制通过电磁铁的电流相等．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图象可知，当R没有磁性时，R=10Ω，根据欧姆定律得，电流表的示数为 I==0.3A；‎ ‎(2)电源电压为：‎ U=I（R+R2）=0.3A×（10Ω+10Ω）=6V；‎ 当电流表示数为0.2A时，此时电路的总电阻为：‎ R'==30Ω；‎ 则R的阻值为：‎ R=R'-R2=30Ω-10Ω=20Ω，‎ 对照图象可知，此时的磁感应强度为0.4T；‎ ‎(3)保持R1的滑片位置不变，换线圈匝数更多的电磁铁，由于电磁铁的阻值发生了变化，导致电流变化，没有控制电流相同，故无法完成实验．‎ 答：(1)此时电流表的示数是0.3A；‎ 46‎ ‎(2)此时的磁感应强度为0.4T；‎ ‎(3)不对，没有控制通过电磁铁的电流相等．‎ ‎【点睛】‎ 此题是一道电与磁知识综合应用的创新题，需要知道欧姆定律的公式，通电螺线管的磁场与电流的大小和线圈的匝数有关．‎ 46‎