資源簡介

(共54張PPT)
題型六
計算題
1
力學計算題
3
電學計算題
力學計算題
1.(2024臨沂)2024年2月20日，臨沂
迎來強降雪.環(huán)衛(wèi)部門以雪為令，迅
速啟用除雪車全力除雪以保障道路
暢通.圖甲是一輛除雪車正在水平路
面上除雪的場景，該車10 min內(nèi)的運動圖像如圖乙所示.若該除雪車的總質(zhì)量為6 t，除雪過程中所受水平阻力為6×103 N，車輪與地面的總接觸面積為0.4 m2，g取10 N/kg，求該除雪車：
類型
1
勻速運動類計算(5年4考)
甲 乙
第1題圖
(1)對水平地面的壓強；
甲 乙
第1題圖
解：除雪車對水平地面的壓力：
F＝G＝mg＝6×103 kg×10 N/kg＝6×104 N
受力面積S＝0.4 m2，對水平地面的壓強：
p＝ ＝ ＝1.5×105 Pa
(2)10 min內(nèi)通過的路程；
解：由圖乙可知前6 min除雪車的速度v1＝4 m/s，6～10 min內(nèi)除雪車的速度v2＝5 m/s，
由v＝ 可得前6 min除雪車通過的路程：
s1＝v1t1＝4 m/s×6×60 s＝1 440 m
6～10 min除雪車通過的路程：
s2＝v2t2＝5 m/s×4×60 s＝1 200 m
0～10 min除雪車通過的總路程：
s＝s1＋s2＝1 440 m＋1 200 m＝2 640 m
第1題圖
乙
(3)10 min內(nèi)牽引力所做的功.
解：除雪車在0～6 min、6～10 min
內(nèi)均做勻速運動，牽引力：F＝f＝
6×103 N
10 min內(nèi)牽引力做的功：
W＝Fs＝6×103 N×2 640 m＝1.584×107 J
甲 乙
第1題圖
2.(2024包頭)如圖，裝載車和收割機以2 m/s的速度同向做勻速直線運動，收割機每分鐘將50 kg糧食裝載到車上.裝載車空載時質(zhì)量為5×103 kg，車輪與地面總接觸面積為0.5 m2，車受到的阻力為車總重力的0.2倍.(g取10 N/kg，收割開始時車為空載狀態(tài)，設裝載車始終在水平地面上，不計空氣阻力)求：
(1)裝載車1分鐘內(nèi)走過的路程；
第2題圖
解：裝載車1分鐘內(nèi)走過的路程：
s＝vt＝2 m/s×1×60 s＝120 m
(2)裝載車空載時對地面的壓強；
第2題圖
解：空載時，裝載車對地面的壓力：
F＝G車＝m車g＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N
對地面的壓強：p＝ ＝ ＝105 Pa
(3)裝載車工作多長時間功率達到30 kW.
解：裝載車功率達到30 kW＝30 000 W，
根據(jù)P＝ ＝ ＝Fv知，勻速運動時牽引力等于阻力，即f＝F＝ ＝
＝15 000 N
根據(jù)f＝0.2G可得，總重力：G＝ ＝ ＝7.5×104 N
則糧食的重力：G′＝G－G車＝7.5×104 N－5×104 N＝2.5×104 N
所裝糧食的質(zhì)量：m＝ ＝ ＝2 500 kg
收割機每分鐘將50 kg糧食裝載到車上，裝載時間：t＝ ＝50 min
即裝載車工作50 min功率達到30 kW.
3.(2024寧夏節(jié)選)電動垂直起降航空器，又稱“空中出租車”，是一種能夠垂直起降并依靠電力驅(qū)動的飛行器.某品牌“空中出租車”如圖所示，最大起飛質(zhì)量為2 t，5座設計，最大巡航速度200 km/h，核心模組100%國產(chǎn)化.
第3題圖
(1)某同學乘坐汽車從銀川到中衛(wèi)旅游，用時約2.5 h.若乘坐此“空中出租車”以最大巡航速度從銀川到中衛(wèi)，兩地航線距離約150 km，相比乘坐汽車縮短多長時間？
第3題圖
解：根據(jù)v＝ 可得，乘坐此“空中出租車”以最大巡航速度從銀川到中衛(wèi)所用時間：
t＝ ＝ ＝0.75 h
則相比乘坐汽車縮短的時間：
Δt＝2.5 h－0.75 h＝1.75 h
(2)若該“空中出租車”以最大起飛質(zhì)量從100 m的高度豎直降落到地面，重力做功是多少？(g取10 N/kg)
第3題圖
解：重力做功：W＝Gh＝mgh＝2 000 kg×10 N/kg
×100 m＝2×106 J
(3)它靜止時與水平地面的總接觸面積為0.04 m2，
以最大起飛質(zhì)量靜止在水平地面，對地面的最大壓強是多少？
解：“空中出租車”靜止時對水平地面的壓力：F＝G＝mg＝2 000 kg×
10 N/kg＝2×104 N
則它對水平地面的最大壓強：p＝ ＝ ＝5×105 Pa
4.(2023河北)一輛四輪家庭轎車的部分數(shù)據(jù)如下表所示.一次旅行時，司機駕駛該汽車沿一平直公路持續(xù)行駛至A市的過程中，先后通過如圖所示的甲、乙、丙三個標志牌，牌上的地址和數(shù)字表示從該標志牌處沿這一公路到達牌上地址的路程.途經(jīng)甲時開始計時，到達乙時恰好用時25 min，從乙運動到丙的過程中，儀表盤顯示汽車一直以108 km/h的速度勻速行駛.g取10 N/kg.
旅行中汽車部分數(shù)據(jù)表：
汽車(包括人員及物品)總質(zhì)量/kg 2 000
停放時每個輪胎與地面的接觸面積/cm2 250
汽油的熱值/(J·L－1) 3.6×107
汽油機效率 25%
第4題圖
(1)求這輛車(包括人員及物品)停放在水平地面上時對地面的壓強；
汽車(包括人員及物品)總質(zhì)量/kg 2 000
停放時每個輪胎與地面的接觸面積/cm2 250
汽油的熱值/(J·L－1) 3.6×107
汽油機效率 25%
第4題圖
解：這輛車(包括人員及物品)的總重力：
G＝mg＝2 000 kg×10 N/kg＝2×104 N
車(包括人員及物品)停放在水平地面上時對地面的壓力：F壓＝G＝2×104 N
則車(包括人員及物品)停放在水平地面上時對地面的壓強：
p＝ ＝ ＝2×105 Pa
(2)求汽車從標志牌甲運動到丙這一過程中的平均速度；
解：由圖可知，汽車從標志牌甲運動到丙的路程s＝47 km－2 km＝45 km，從乙運動到丙的路程s′＝11 km－2 km＝9 km，
由v＝ 可知，從乙運動到丙的過程中所用時間：
t′＝ ＝ ＝ h＝5 min
則從甲運動到丙所用時間：
t總＝25 min＋t′＝25 min＋5 min＝30 min＝ h
汽車從甲運動到丙這一過程中的平均速度：
v＝ ＝ ＝90 km/h
(3)通過儀表盤顯示的數(shù)據(jù)可知，從標志牌乙到丙的過程中，汽車消耗0.7 L汽油，求這一過程中牽引力做功的功率.
解：汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝0.7 L×3.6×107 J/L＝2.52×107 J
由η＝ ×100%可知，牽引力做的功：
W＝ηQ放＝25%×2.52×107 J＝6.3×106 J
這一過程中牽引力做功的功率：
P＝ ＝ ＝2.1×104 W
類型
2
浮力、壓強類計算(2021.22)
5.(2024煙臺)為慶祝中國人民解放軍海軍成立75周
年，海軍煙臺艦于2024年4月20日至24日期間訪問
家鄉(xiāng)煙臺，并同步開展了軍民共建活動.海軍煙臺
艦，舷號“538”，屬國產(chǎn)054 A型導彈護衛(wèi)艦，艦
長134 m，最大寬度16 m，高度35 m，排水量(滿載)約4 000 t，巡航速度18節(jié)(1節(jié)＝1.852 km/h)，續(xù)航里程4 000海里(1海里＝1.852 km)，抗風力大于12級，除極區(qū)外任何海區(qū)均可安全航行.煙臺艦創(chuàng)造了當年護航時間最長、直升機飛行時間最長、編隊人數(shù)最少、訪問國家最多的“四個之最”.(g取10 N/kg，海水的密度取1.0×103 kg/m3)求：
第5題圖
(1)滿載時煙臺艦所受的浮力約為多大？
第5題圖
解：滿載排水量：m排＝4 000 t＝4×106 kg
煙臺艦受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝4×106 kg×10 N/kg＝4×107 N
(2)某次航行中煙臺艦吃水深度為4 m，則在艦底0.5 m2的面積上受到海水的壓力為多大？
解：吃水深度為4 m時，煙臺艦底部受到水的壓強：
p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4 m＝4×104 Pa
艦底0.5 m2的面積上受到的壓力：
F＝pS＝4×104 Pa×0.5 m2＝2×104 N
第5題圖
(3)若煙臺艦在某次航行過程中以18節(jié)的巡航速度航行3 000海里，其航行時間為多少小時？(結(jié)果保留一位小數(shù))
解：航行時間：t＝ ＝ ≈166.7 h
6.(2024遂寧)遂寧大英的卓筒井被譽為
“世界近代石油鉆井之父”，是手工制
鹽的活化石.從井中提取鹽鹵水是制鹽過
程中的關鍵環(huán)節(jié)，其裝置如甲圖所示.某
科創(chuàng)小組制作了一個模型來模擬提取過
程，如乙圖所示，圖中的竹制汲鹵筒頂端開口，底部裝有硬質(zhì)單向閥門；竹條具有韌性，對汲鹵筒可以產(chǎn)生壓力或拉力.汲鹵筒在鹽鹵水中下降時單向閥門繞O點轉(zhuǎn)動打開，鹽鹵水進入筒中；當汲鹵筒上升時，單向閥門繞O點轉(zhuǎn)動關閉.已知汲鹵筒的高2 m，質(zhì)量2.4 kg，密度0.6×103 kg/m3，鹽鹵水的密度1.1×103 kg/m3(汲鹵筒底和閥門厚度及質(zhì)量不計；g取10 N/kg).求：
甲 乙
第6題圖
(1)汲鹵筒實心部分的體積；
甲 乙
第6題圖
解：汲鹵筒實心部分的體積：
V＝ ＝ ＝0.004 m3
(2)汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中時受到的浮力大小；
解：汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中時受到的浮力：
F浮＝ρ鹽水gV＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg×0.004 m3＝44 N
(3)汲鹵筒浸沒在鹽鹵水中靜止時，竹條對它所施加力的大小和方向；
甲 乙
第6題圖
解：汲鹵筒浸沒時受力平衡，由于
汲鹵筒的密度小于鹽水的密度，其
所受浮力大于重力，汲鹵筒在豎直
向上的浮力、豎直向下的重力和壓
力的作用下平衡，則壓力的方向豎
直向下；
重力：G＝mg＝2.4 kg×10 N/kg＝24 N
則壓力：F＝F浮－G＝44 N－24 N＝20 N
甲 乙
第6題圖
(4)取出裝滿鹽鹵水的汲鹵筒后，在豎
直狀態(tài)下，要將閥門剛好頂開至少需
用多大的力(筒的取水口與單向閥門均
看作面積為30 cm2的圓形；鹽鹵水對
閥門壓力的作用點等效在閥門圓心處).
解：鹽鹵水對閥門的壓力：F′＝pS＝ρ鹽水ghS＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg×2 m×30×10－4 m2＝66 N
由于壓力的作用點等效在閥門圓心處，壓力最小時，作用在閥門的邊緣上，則動力臂是阻力臂的2倍，則動力為阻力的 ；即F小＝ F′＝
×66 N＝33 N
類型
3
簡單機械相關計算
7.(2024德陽)小聰看到建筑工地上工作的塔吊如圖甲所示，她查閱相關資料后，畫出了與塔吊連接方式相同的滑輪組如圖乙所示.在不計繩重和摩擦的情況下，塔吊將底面積為2 m2、重為8×103 N的長方體建筑材料沿豎直方向勻速提高20 m，繩子自由端的拉力為5×103 N.求：
甲 乙
第7題圖
(1)長方體建筑材料放在水平地面靜止時，對地面的壓強；
甲 乙
第7題圖
解：長方體建筑材料放在水平地面靜止時，對地面的壓力大小等于長方體建筑材料的重力，即F壓＝G＝8×103 N，則長方體建筑材料對地面的壓強：
p＝ ＝ ＝4×103 Pa
(2)該過程克服長方體建筑材料重力所做的功；
解：該過程克服長方體建筑材料重力所做的功：
W有＝Gh＝8×103 N×20 m＝1.6×105 J
(3)塔吊機械部分(如圖乙)的機械效率.
乙
第7題圖
解：由圖乙可知，n＝2，該滑輪組的機械效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝
×100%＝80%
電學計算題
考向1　兩擋類(5年2考)
8.(2024深圳)圖甲是某款雞蛋孵化器，底部裝有加熱器.通電后，加熱器對水加熱，水向上方雞蛋傳遞熱量，提供孵化所需能量.孵化器簡化電路如圖乙，R1、R2都是發(fā)熱電阻，孵化器相關參數(shù)如表所示.
1
類型
1
多擋位家用電器相關計算(5年5考)
甲 乙
第8題圖
額定U 220 V
額定功率 加熱擋 80 W
保溫擋 22 W
(1)孵化器在保溫擋正常工作，通過R2的電流是多少？
甲 乙
第8題圖
額定U 220 V
額定功率 加熱擋 80 W
保溫擋 22 W
解：由圖乙可知，當R2單獨工作時是保溫擋，保溫擋功率為22 W，通過R2的電流：
I2＝ ＝ ＝0.1 A
(2)R2的阻值是多少？
甲 乙
第8題圖
額定U 220 V
額定功率 加熱擋 80 W
保溫擋 22 W
解：R2的阻值：R2＝ ＝ ＝2 200 Ω
(3)孵化器在加熱擋正常工作5 min消耗電能是多少？芳芳同學算出水在這段時間吸收熱量2.16×104 J，則孵化器對水加熱的效率是多少？
甲 乙
第8題圖
額定U 220 V
額定功率 加熱擋 80 W
保溫擋 22 W
解：加熱擋功率為80 W，加熱擋正常工作5 min消耗電能：
W＝P加熱t(yī)＝80 W×5×60 s＝2.4×104 J
加熱過程中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能被水吸收，水吸收的熱量為2.16×104 J，孵
化器對水加熱的效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝90%
9.疫情期間，一位熱心市民為小區(qū)卡點志愿者送來了一個便攜式可折疊電熱壺，如圖甲所示.該型號電熱壺額定電壓為220 V，具有加熱、保溫兩擋.保溫擋的額定功率為200 W，內(nèi)部簡化電路如圖乙所示，雙觸點開關只能在觸點1和2、2和3及3和4之間切換.R1、R2是兩個阻值不變的發(fā)熱元件，R2＝60.5 Ω，現(xiàn)將此電熱壺接到220 V的家庭電路中.求：
甲 乙
第9題圖
(1)當雙觸點開關接觸觸點______(選填“2和3”或“3和4”)時為保溫擋.
甲 乙
第9題圖
解：由電路圖可知，雙觸點開關接觸觸點2和3時，電路為R1的簡單電路，由P＝ 可知此時為保溫狀態(tài)；
2和3
(2)R1的電阻是多少？加熱擋的電功率是多少？
解：由P＝ 可知R1的阻值：
R1＝ ＝ ＝242 Ω
雙觸點開關接觸觸點3和4時，R1與R2并聯(lián)，并聯(lián)電路總電阻小于任何一個分電阻，由P＝ 可知此時為加熱狀態(tài)；
加熱時電阻R2的功率：
P2＝ ＝ ＝800 W
加熱擋的電功率：
P加熱＝P保溫＋P2＝200 W＋800 W＝1 000 W
(3)若電熱壺內(nèi)裝有0.5 L的水，現(xiàn)用加熱擋使水從20 ℃升高到100 ℃，加熱效率為80%，則需要加熱多少秒？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
甲 乙
第9題圖
解：0.5 L＝0.5 dm3，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×0.5×10－3 m3＝0.5 kg
0.5 kg的水從20 ℃升高到100 ℃，水所吸收的熱量：
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×
(100 ℃－20 ℃)＝1.68×105 J
由η＝ ×100%可得，消耗的電能：
W＝ ＝ ＝2.1×105 J
根據(jù)P＝ 可知，需要工作的時間：t＝ ＝ ＝210 s
10.某校為改善學生生活條件，給學生宿舍安裝了80臺速熱式電熱水器.該電熱水器銘牌標明：加熱功率4 400 W，保溫功率100 W，水箱容積25 L，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如甲圖所示.R1、R2是水箱中加熱盤內(nèi)的電熱絲，S2為溫控開關，當水溫升高到40 ℃時，溫控開關S2自動切換到保溫狀態(tài).不考慮保險絲電阻和溫度對電熱絲電阻的影響，[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]求：
甲 乙
第10題圖
(1)當水溫升高到40 ℃時，溫控
開關S2自動切換到___(選填“a”
或“b”)處，電路進入保溫狀態(tài).
甲 乙
第10題圖
解：由圖甲可知，當開關S1閉合、S2接a時，R1、R2串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，此時電路中的總電阻最大，由P＝ 可知，電路中的總功率最小，電熱水器處于保溫狀態(tài)；當開關S1閉合、S2接b時，只有R2工作，電路中的總電阻最小，總功率最大，電熱水器處于加熱狀態(tài)；
a
(2)若每臺電熱水器每天平均保溫20 h，這80臺電熱水器在額定電壓下每天因保溫消耗的電能是多少？
甲 乙
第10題圖
解：80臺電熱水器保溫總功率：
P＝80P保溫＝80×100 W＝8 000 W＝8 kW
每天因保溫消耗的電能：
W＝P1＝8 kW×20 h＝160 kW·h
甲 乙
第10題圖
(3)電阻R1的阻值是多少？
解：由P＝ 可知，R2的阻值：
R2＝ ＝ ＝11 Ω
保溫時串聯(lián)總電阻：R總＝ ＝ ＝484 Ω
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，電阻R1的阻值：
R1＝R總－R2＝484 Ω－11 Ω＝473 Ω
(4)某寢室同學發(fā)現(xiàn)，當他們寢室只有一臺電熱水器工作時，將一滿箱冷水加熱1 min，熱水器顯示屏顯示水溫由20 ℃上升到22 ℃，同時本寢室的電能表(如圖乙)指示燈閃爍了80次，則該電熱水器的效率是多少？
第10題圖乙
解：由ρ＝ 可知，水的質(zhì)量：
m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×25×10－3 m3＝25 kg
水吸收的熱量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×
25 kg×(22 ℃－20 ℃)＝2.1×105 J
消耗的電能：
W＝ ＝ ＝ kW·h＝2.4×105 J
該電熱水器的效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝87.5%
考向2　三擋類(5年3考)
11.(2023鄂州)如圖甲所示，空氣炸鍋利用
熱空氣流高效快速烹制食物，以烹制食物
的外酥里嫩、味美可口而廣受大眾的認可
和歡迎.如圖乙所示是某品牌空氣炸鍋加熱
部分的簡化電路圖，其額定電壓為220 V，
定值電阻R1和R2為發(fā)熱體，其中R2＝44 Ω.通過開關S1的通斷和單刀雙擲開關S2在A、B間的連接轉(zhuǎn)換可實現(xiàn)高、中、低三個擋位的調(diào)節(jié).已知中溫擋的額定功率為440 W.則：
甲 乙
第11題圖
(1)當開關S1_____(選填“斷開”或“閉合”)、S2_____(選填“接A”或“接B”)時，空氣炸鍋為低溫擋；
(2)R1的阻值；
甲 乙
第11題圖
解：當開關S1閉合、S2接A時，電路為R1
的簡單電路，總電阻較大，根據(jù)P＝ 可
知，此時總功率較小，為中溫擋；根據(jù)P
＝ 可知，R1的阻值：R1＝ ＝ ＝110 Ω
斷開
接A
(3)當空氣炸鍋處于高溫擋時，正常工作10 min 消耗的電能.
甲 乙
第11題圖
解：當開關S1閉合、S2接B時，兩電阻并聯(lián)，總電阻最小，根據(jù)P＝ 可知，此時總功率最大，為高溫擋；正常工作10 min消耗的電能：W＝ t＋ t＝
×10×60 s＋ ×10×60 s＝9.24×105 J
12.芳芳家搬入了新買的房子，廚房安裝了智能速熱水龍頭.該智能速熱水龍頭采用了水電隔離設計，不但提高了用電的安全性，而且智能速熱水龍頭內(nèi)的加熱管傳熱快，熱效率高，方便了人們的生活.圖甲是該智能速熱水龍頭，其部分參數(shù)如表所示，工作電路如圖乙所示(圖中R是給水加熱的電阻)，已知水的比熱容c＝4.2×103 J/(kg·℃).
額定電壓 220 V
額定功率 2 000 W
出水溫度 45 ℃
甲 乙 丙
第12題圖
(1)某次芳芳洗漱時在1 min內(nèi)接了1 kg水，
若水在常溫下的溫度為25 ℃，求該智能速
熱水龍頭的加熱效率；
解：(1)由P＝ 可知，智能速熱水龍頭加熱消耗的電能：
W＝P額t＝2 000 W×1×60 s＝1.2×105 J
水吸收的熱量：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(45 ℃－25 ℃)＝8.4×104 J
智能速熱水龍頭的加熱效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝70%
額定電壓 220 V
額定功率 2 000 W
出水溫度 45 ℃
(2)由于該智能速熱水龍頭工作時功率是恒定的，夏季浪費電能，冬季又不能滿足人們對熱水的需求，因此芳芳在原工作電路中再連入一個電阻R′，對該智能速熱水龍頭的電路進行了改進.改進后該智能速熱水龍頭可滿足春秋季、夏季和冬季以三個不同的額定功率工作，冬季加熱功率為3 000 W，請將設計的電路畫到圖丙的虛線框內(nèi)并求出R′的阻值.
額定電壓 220 V
額定功率 2 000 W
出水溫度 45 ℃
甲 乙 丙
第12題圖
解：由題意可知，冬季加熱功率要比當前的電功率高，結(jié)合串并聯(lián)電路的特
點可知，為了滿足冬季加熱功率，應在原來電路的基礎之上并聯(lián)一個電阻，
為滿足春秋季、夏季和冬季以三個不同的額定功率工作，設計的電路圖如答
圖所示：
當S1閉合、S2斷開時，電路為R的簡單電路，當S1、S2都閉合時，R1、R2并聯(lián)，當S2閉合、S1斷開時，電路為R′的簡單電路；因為并聯(lián)電路的總電阻小于各支路的電阻，所以由P＝UI＝ 可知，R1、R2并聯(lián)時，電路中的電阻最小，電功率最大，為冬季加熱擋；電路為R的簡單電路時，為原來的電路，功率為2 000 W，為春秋季加熱擋；電路為R′的簡單電路時，為夏季加熱擋，此時的電功率：P′＝P－P額＝3 000 W－2 000 W＝1 000 W
由P＝UI＝ 可知，R′的阻值：
R′＝ ＝ ＝48.4 Ω
第11題圖
類型
2
電學計算創(chuàng)新考法
13.小聰利用光敏電阻為社區(qū)設計了一種自動草坪燈，其工作原理如圖所示.工作電路中有兩盞規(guī)格均為“220 V　44 W”的燈泡L，天暗時燈自動發(fā)光，天亮時燈自動熄滅.控制電路中電源電壓U恒為6 V，定值電阻R0為200 Ω.在一定范圍內(nèi)，光敏電阻R的阻值與光照強度E(光照強度E的單位為lx，光越強光照強度越大)之間存在一定關系，部分數(shù)據(jù)如表所示.電磁鐵的線圈電阻忽略不計，當天色漸暗，通過線圈的電流為0.02 A時，恰好啟動工作電路的照明系統(tǒng).試問：
光照強度E/lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏電阻R/Ω 120 60 40 30 24
第13題圖
(1)兩盞燈均正常發(fā)光時，工作電路中的總電流是多少？
光照強度E/lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏電阻R/Ω 120 60 40 30 24
第13題圖
解：每盞燈正常發(fā)光時通過的電流：
IL＝ ＝ ＝0.2 A
兩盞燈均正常發(fā)光時，工作電路中的總電流：I總＝2IL＝2×0.2 A＝0.4 A
(2)照明系統(tǒng)恰好啟動時，光敏電阻R的阻值為多少？此時光照強度為多少？
解：由表格數(shù)據(jù)可知，光照強度E和光敏電阻R的阻值的關系為RE＝120 Ω·lx不變，
照明系統(tǒng)恰好啟動時，控制電路的電流I＝0.02 A，
控制電路的總電阻：R總＝ ＝ ＝300 Ω
光敏電阻R的阻值：
R＝R總－R0＝300 Ω－200 Ω＝100 Ω
此時光照強度：E＝ ＝1.2 lx
光照強度E/lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏電阻R/Ω 120 60 40 30 24
14.某興趣小組設計了一個監(jiān)測湖水水位的報警裝置，其原理如圖甲.電源電壓恒定，電阻R0的阻值為30 Ω；R是豎直放置的長條形電阻片.浮子可帶動金屬滑桿AP在豎直方向上下移動、AP與R組成滑動變阻器.當電流表的示數(shù)達到設定數(shù)值時，表示水位達到警戒水位，裝置發(fā)出報警信號.已知滑桿AP從底端上移到頂端的過程中，電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)的U－I圖像如圖乙所示.
甲 乙
第14題圖
(1)求滑動變阻器的最大阻值；
甲
解：由圖甲可知，兩電阻串聯(lián)接入電路，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測通過電路的電流，
當滑片P置于最下端時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，電流表示數(shù)為0.1 A，則電壓表示數(shù)為6 V，故滑動變阻器的最大阻值：
R＝ ＝ ＝60 Ω
(2)求電源電壓和電路的最小功率；
甲 乙
第14題圖
解：通過電路的電流為0.1 A時，電源電壓：
U＝UP＋I′R0＝6 V＋0.1 A×30 Ω＝9 V
電路的最小功率：
P＝UI＝9 V×0.1 A＝0.9 W
(3)滑桿AP從底端上移到頂端的過程中，滑動變阻器連入電路的電阻均勻變化，記錄下幾組水位和對應的電流表示數(shù)，數(shù)據(jù)如下表.當電流表的示數(shù)為0.25 A時，水位達到警戒值，求警戒水位.
水位h/cm 10 15 20 30
電流I/A 0.1 0.12 0.15 0.3
解：當電路中的電流為0.3 A時，電路的總電阻：R總＝ ＝ ＝30 Ω
滑動變阻器的電阻滑動變阻器接入電路的電阻：
R滑＝R總－R0＝30 Ω－30 Ω＝0
根據(jù)滑桿AP從底端上移到頂端的過程中，滑動變阻器連入電路的電阻均勻變化，則從0.1 A到0.3 A，電阻減小了60 Ω，水位上升了30 cm－10 cm＝20 cm，即電阻每減小3 Ω，水位升高1 cm；
當電路中的電流為0.25 A時，電路的總電阻：R總′＝ ＝ ＝36 Ω
滑動變阻器接入電路的阻值：R滑′＝R總′－R0＝36 Ω－30 Ω＝6 Ω
根據(jù)電阻每減小3 Ω，水位升高1 cm得，此時電阻比0.3 A時的電阻大6 Ω，說明水位比30 cm小2 cm；因而此時的水位為28 cm，即警戒水位是28 cm.

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