資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
重難點10 力電綜合問題
命題趨勢
考點 三年考情分析 2025考向預測
1、力學與電學知識點的融合 2、功和能在力電綜合中的體現(xiàn)：電能與機械能的轉化計算，能量守恒在力電綜合中的應用 3、結合生活實際的應用 在近三年浙江中考科學試卷中，力電綜合問題考查一般為計算題，一般將力電綜合知識與復雜的實際情境相結合，考查學生的綜合分析和計算能力。 預計 2025 年浙江中考科學仍會考查力電綜合問題。選擇題可能會深化對力電綜合概念和原理的考查，如分析復雜系統(tǒng)中多種力與電相互作用下物理量的復雜變化關系，判斷不同能量轉化過程中的效率變化趨勢等；計算題大概率會綜合多個力學和電學知識點，如將力電綜合計算與電路的動態(tài)分析、力學中的物體運動狀態(tài)變化、能量的綜合利用等相結合，考查學生的綜合分析和計算能力 。
重點詮釋
【體系構建】
【重難詮釋】
知識點一、歐姆定律 串并聯(lián)電路特點
1．內容：導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。公式：I＝
2．電阻串聯(lián)時相當于增加了導體的長度，因此總電阻比任何一個串聯(lián)電阻都大。
電阻并聯(lián)時相當于增大了導體的橫截面積，因此總電阻比任何一個并聯(lián)電阻都小。
3．串聯(lián)電路分壓：在串聯(lián)電路中各電阻分得的電壓與它們的電阻成正比，表達式：＝；
并聯(lián)電路分流：在并聯(lián)電路中各支路分得的電流與它們的電阻成反比，表達式：＝。
4．串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點：
電 流 電 壓 電 阻 分配規(guī)律
串聯(lián)電路 I＝I1＝I2 U＝U1＋U2 R＝R1＋R2 分壓：＝
并聯(lián)電路 I＝I1＋I2 U＝U1＝U2 ＝＋ 分流：＝
知識點二、電磁繼電器工作原理圖
①實質：利用電磁鐵來控制工作電路通斷的一種開關。
②作用：利用低電壓、弱電流電路控制高電壓、強電流電路；實驗遠距離操縱；電力系統(tǒng)保護、生產過程自動化等。
2.電磁繼電器分析思路：
3.電磁繼電器綜合分析
在電磁繼電器的綜合電學問題中，若題干為了達到某種目的，要采取某種措施，如問到“定值電阻R。的阻值增大還是減小 ”“滑動變阻器應左移還是右移 ”“電源電壓應增大還是減小 ”遇到這種問題該如何理性分析
通常低壓控制電路是一個定值電阻R0和一個可變電阻Rx串聯(lián)（假設電路就兩個電阻），根據電路情況，列出歐姆定律公式，再結合題干的已知條件分析變化趨勢。
需要明確兩點：首先，電流I是不變的（臨界電流，到達此電流值銜鐵就被吸下或松開）；其次，若問定值電阻R0如何變化，則默認電源電壓U不變（除非題干表述電源用久了電壓減小）；若問電源電壓U如何變化，則默認定值電阻R0不變。
知識點三、電功率公式及簡單計算問題
1.電功率計算式
③推導式： （推導式只適用于純電阻電路）
④總功率：無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)，總功率均等于各用電器實際功率之和：P總=P1+P2+……+Pn
2.常見考法
①公式應用：
②純電阻電路中——“串正并反”
當電流一定時（串聯(lián)電路），由P=I2R知：電功率與電阻成正比。
當電壓一定時（并聯(lián)電路），由知：電功率與電阻成反比。
串聯(lián)電路中：（正比）
并聯(lián)電路中：（反比）
總結：明確每個公式的適用條件，注意各物理量的對應關系，合理利用“串反并同”規(guī)律，電功率計算不再是難題。
知識點四、電功率比例計算問題
1.知識要點
①電功率物理意義：描述電流做功快慢的物理量。
②公式：←（純電阻電路）
③比例運算：
串聯(lián)：P1∶P2=U1∶U2=R1∶R2
并聯(lián)：P1∶P2=I1∶I2=R2∶R1
2.常見考法
①電功率公式：
a.
b.純電阻電路時，還有
②電功率比例關系：
a.串聯(lián)：P1∶P2=W1∶W2=U1∶U2=R1∶R2
b.并聯(lián)：P1∶P2=W1∶W2=I1∶I2=R2∶R1
限時提升訓練
1．隨州日報2023年5月25日報道了國能長源隨州發(fā)電有限公司“風光水火儲”綜合發(fā)展的良好勢頭。風電、光電、水電、火電、儲能多向發(fā)力，公司全面投產后預計年發(fā)電量可達60億度。隨縣光電400MW項目只是公司的一部分。下列說法正確的是（　　）
A．“度”是電功率的單位，“MW”是電功的單位
B．60億度即度，400MW即W
C．利用煤炭進行火力發(fā)電時，只要注意節(jié)約不浪費，發(fā)電效率可以達到100%并且不會對環(huán)境造成任何污染
D．風能、水能、太陽能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源
2．小睿同學勤于思考，熱愛探究，下面是他在探究中遇到的兩個問題，請完成相關計算。
（1）他認為由某 電動汽車 電池上的銘牌可以算出電動汽車的牽引力，依據模型思想，他將問題簡化為：鋰電池釋放101kW·h的能量，可以使汽車在水平路面上行駛700km，求牽引力的大小。(計算結果保留整數)
（2）將被測磚塊置于堅固的水平地面上，實驗小桌放在磚塊上，小桌與磚塊的接觸面積為0.2cm2。往實驗小桌上的沙盤里緩慢添加細沙，直到恰好將磚塊壓壞，測得小桌、沙盤和細沙的總重為100N，求磚塊能承受的最大壓強。
3．隨著新能源、低碳等理念的普及，比亞迪汽車廠生產了一批中大型油電混動新能源轎車，即在傳統(tǒng)燃油發(fā)動機的基礎上并聯(lián)一個電動機共同提供動力。它可以在低速行駛時可自行選擇純電模式或油電混合模式，在高速行駛時可選擇油電混合模式或純油模式。它的部分參數如表所示。請回答：
電池容量 純電續(xù)航里程
電池包放電電壓 純油續(xù)航里程
發(fā)動機最大功率 綜合油耗
電動機最大功率 總質量
（1）轎車在純電模式下以最大功率行駛時，流過電動機的電流為多少？
（2）轎車以最高速度行駛時受到的阻力恒為車重的0.08，當車滿載以最高速度勻速行駛時：
轎車在純油模式下高速行駛，耗油，求發(fā)動機的熱效率？（百分數保留整數部分，汽油的熱值，汽油的密度）
若汽車在油電混合模式下行駛，求汽車理論上的滿載最高行駛速度。（忽略風阻、電流熱效應等對車速的影響）
4．如圖所示是某電蒸鍋及其內部簡化電路圖，它有加熱和保溫兩個擋位。R1、R2均為發(fā)熱電阻，R1的阻值為484Ω，加熱擋功率為1200W，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。求：
（1）電蒸鍋正常工作時保溫擋的功率；
（2）電蒸鍋正常工作時電阻R2的阻值；
（3）某次電蒸鍋對水加熱時，加熱效率為84%，要使1.2kg的水溫度升高75℃需要消耗多少電能？
（4）在物理綜合實踐活動中，小明和小麗同學利用所學習的物理知識，合作測量電蒸鍋的實際加熱功率。電能表上標有“1200r/(kW·h)”字樣，他們把家中的其他用電器都與電源斷開，僅讓電蒸鍋接入電路中燒水，2min電能表的轉盤轉了40r，則電蒸鍋的實際加熱功率是多大？
5．電動汽車因具有零排放、低噪音、節(jié)能等優(yōu)點，得到了快速發(fā)展，但仍然存在一些制約其發(fā)展的因素，目前主要應用于城市內部交通。某智能出行平臺出租的電動汽車部分參數如下表。
電池容量 48kW h
百公里耗電量 12kW h/100km
（1）①如果用 120kW的“快充”充電樁給該車充電，汽車電池最低電量不得低于電池容量的20%，則給該車從最低電量到充滿電需多長時間；
②就解決電動汽車充電時間長的問題提出一條合理建議。
（2）電池容量是決定電動汽車續(xù)航里程的主要因素，若此電動汽車的能量利用率是75%，計算該車的續(xù)航里程(按汽車電池電量不得低于電池容量的20%來計算)。
（3）同樣條件下，電動汽車比燃油汽車能耗小很多。某燃油汽車百公里消耗汽油10L，則電動汽車和燃油汽車百公里消耗的能量分別是多少焦耳。(汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3， 汽油的熱值q=4.6×107J/kg)
6．油電混合動力汽車是新型節(jié)能汽車。這種油電混合動力汽車的內燃機工作時，給車提力的同時也給動力蓄電池充電。已知某型號混合動力汽車所用的動力蓄電池可儲存的最大是1.0×108J。若該車以80km/h的車速勻速直線行駛了0.5h，行駛過程中所受阻力大小為900N，動力蓄電池組的電能也增加了最大電能的10%，內燃機消耗燃油2.5kg，（燃油的熱值為4.6×107J/kg）求：
（1）牽引力做了多少功？
（2）燃油完全燃燒可放出的熱量？
（3）該油電混合動力汽車內燃機的效率？
7．西川實驗學校的操場上有一臺電子風速儀（如圖甲所示），實時為同學們提供風速信息。受它的啟發(fā)，我校某物理學習小組的同學查閱資料以后設計了一臺簡易風速儀，其工作原理如圖乙所示，裝有擋風板和滑片P的輕質滑塊與輕質彈簧套在滑桿MN上，彈簧左端固定，右端與滑塊相連。擋風板的擋風面積為，均勻電阻絲AB長為24cm，阻值為60Ω，電源電壓恒為30V，保護電阻為40Ω，電壓表量程0~15V。彈簧彈力F與彈簧長度改變量x的關系如圖乙所示。無風時，滑片P在A處，有風時，滑塊移動，穩(wěn)定后讀出電壓表示數，計算并查閱下表數據可知風速及風級。
風級 一級 二級 三級 四級 五級 六級
風速 0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5-7.9 8.0~10.7 10.8~13.8
風壓p（帕） 0.055~1.4 1.6~6.8 7.2~18 18.9~39 40~72 72.9~119
（1）滑片P位于AB中點時，求電壓表的示數；
（2）當電壓表示數為7.5V時，風速儀所測的風為幾級？
（3）在探究問題時，可以通過找出物理量之間的函數關系式，進而研究函數而得到結果。學習小組的同學們想在風速儀的電壓表上直接標出風速，查閱資料后獲知該擋風板所受的風壓與風速的平方成正比，即（k為常數）。結合題日，請寫出風速與電壓表示數的關系式。（寫出推導過程，用v、k等表示）
8．某電動自行車在日常行駛中可以利用動力電池（蓄電池）給電動機供電，純電續(xù)航里程70km；同時該自行車搭載了增程器（小型汽油機和發(fā)電機），在電力不足時（低于20%），車載增程器中的汽油機啟動，帶動發(fā)電機發(fā)電驅動電動機工作，多余的電能對蓄電池充電，油電綜合續(xù)航可達200km。已知該自行車整車質量40kg，動力蓄電池最大儲電量1.4kW·h，最高車速25km/h，g取10N/kg。問∶（電動機對機械能的轉化率非常高，可近似看成100%）
（1）如圖所示為汽油機的　 　沖程示意圖；
（2）該電動自行車靜止時與水平路面的接觸面積為0.005 m2，則電動自行車對路面的壓強為多少？　 　
（3）若質量是60kg的人騎該電動自行車在水平路面上以18 km/h 的速度勻速行駛時，受到的阻力是人與車總重的0.08倍，求行駛2h電動機做的功是多少；　 　
（4）當動力蓄電池的蓄電量降低到20%時，增程器立即啟動并給動力蓄電池充電，同時維持電動自行車繼續(xù)以18km/h的速度勻速行駛，再行駛2h后蓄電池正好充滿電，消耗汽油400g，汽油的熱值為 則該“增程器”在此過程中的效率為多大？（結果保留到0.1%）　 　
9．一茶一世界，一味一人生，品茶已成為現(xiàn)代人休閑放松的一種生活方式。如圖﹣1所示是一套家用控溫電茶壺，圖﹣2是其工作電路簡圖，電茶壺的加熱功率是805W，R1是80Ω的定值電阻，水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。請回答以下問題：
（1）電茶壺將0.8kg的水加熱，溫度升高75℃需要用時400s，水吸收的熱量是多少？
（2）電茶壺的保溫功率是多少？
（3）小芳要對電茶壺進行改造，要求改造后加熱功率不變，電茶壺整體保溫功率變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t只需在圖﹣3中 　 　（選填“A”或“B”）處接入一個電阻，此電阻的阻值為多少？　 　
10．油電混動汽車全力加速時，內燃機、蓄電池可以同時向車輪輸出能量；當車輛快速行駛或蓄電池儲存電能過低時，只有內燃機工作，既向車輪輸出能量，又給蓄電池充電，從而提高能量利用率（能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比）。某次測試人員駕駛一輛油電混動汽車在平直公路上勻速行駛100km，消耗燃油10kg，行駛時汽車牽引力恒為2000N。此過程中，蓄電池儲存的能量由滿電的30%增大至滿電的70%。其蓄電池參數如表所示。
蓄電池參數1
電壓/V 500
容量/（A·h） 150
（1）根據表格提供的參數可知該蓄電池充滿電后儲存的電能是多少？
（2）該油電混動汽車在測試過程中的能量利用率是多少？（）
11．閱讀下列短文，回答問題：
混合動力汽車
隨著汽車科技的不斷進步，混合動力汽車逐漸受到人們的青睞。插電式混合動力是當前比較流行的新能源汽車動力模式，它是介于純電動汽車和燃油汽車之間的新能源汽車，具有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機、變速器、傳動系統(tǒng)、油路、油箱和電池，可以外接充電。油電混合動力汽車燃油經濟性高，駕駛性能優(yōu)異。油電混合動力汽車的發(fā)動機需要燃油，起步和加速時，在電動機的輔助下，可以降低油耗。當電池電量充足時，以電動模式行駛，實現(xiàn)“零油耗”和“零排放”；當電池電量不足時，以燃油模式行駛，又能給電池充電，綜合油耗依然比傳統(tǒng)燃油車更低。
（1）已知該車電池能夠儲存電能20kW·h，小王駕駛充滿電的汽車沿平直公路如圖甲從A地勻速行駛至B地（路面對汽車的阻力恒定不變），假設電池消耗的電能全部用來驅動汽車行駛。當行駛到C地時，電池的能量還剩余30%，隨即開啟燃油模式。當汽車行駛到B地時，電池能量顯示為50%（忽略充電過程中的能量損失），若該行駛模式過程中恰好消耗3L汽油，則汽車從C地到B地的過程中汽油的綜合利用效率為　 　（汽油的熱值取）；
（2）如圖乙為四沖程汽油機某氣缸的各沖程示意圖，一個工作循環(huán)合理的順序為　 　。若該汽油機以3000r/min的速度運行，則該氣缸每秒對外做功　 　次。
12．閱讀短文，回答問題。
為了響應國家“低碳環(huán)保”的號召，小明家購買了一輛混合動力汽車，如題23圖-甲所示。混合動力汽車由一臺內燃機和一臺電機組成，這臺電機既可以充當電動機驅動汽車，又可以充當發(fā)電機給蓄電池充電。汽車啟動時，內燃機不工作，蓄電池通過電機向車輪輸送動力，使汽車行駛。當需要高速行駛或蓄電池儲存電能過低時，改由內燃機工作，一方面向車輪輸送動力，另一方面通過電機給蓄電池充電。
（1）當發(fā)電機給蓄電池充電時，發(fā)電機相當于 　 　，蓄電池相當于　 　 (均選填“用電器”或“電源”)
（2）如題圖-乙所示，汽車在轉向前，司機會撥動轉向橫桿，汽車同側的前后兩個轉向燈就會同時閃亮、同時熄滅。如果兩個轉向燈其中一個損壞時，另一個仍能正常工作。這兩個轉向燈在電路中的連接方式為　 　，轉向橫桿相當于電路中的　 　。
（3）在該混合動力汽車上裝有一種定時音樂播放器，其原理如題圖-丙所示。當閉合開關S， 定時開關處于閉合狀態(tài)時，指示燈　 　 (選填“會”或“不會”)亮，播放器　 　(選填“會”或“不會”)播放音樂。
（4）如題圖丁所示，是選取我國某汽車尾氣檢測儀器上的三盞指示燈的電路圖，已知通過指示燈L1和L2的電流分別為4 mA 和10 mA， 則通過指示燈L3的電流可能是　 　 mA
13． 重力儲能是一種新型儲能方式，它通過提升或放下重物實現(xiàn)能量的儲存或釋放，能量轉化過程如圖甲所示，其中輸出電能與輸入電能之比為重力儲能系統(tǒng)的綜合效率。重力儲能可有效提升風能、太陽能等新能源的綜合開發(fā)利用水平，如圖乙所示為某風力發(fā)電的重力儲能綜合項目，其中單個風力發(fā)電機組的平均發(fā)電功率為1600kW，某次風能充沛時，系統(tǒng)利用風能發(fā)電的富余電能，將2個質量均為30t的重物從地面提升至30m的高度處，實現(xiàn)能量儲存，根據相關信息，完成以下問題（g取10N／kg）。
（1）重力儲能實質上是將能量以　 　能的形式儲存起來；
（2）如圖乙中單個風力發(fā)電機組發(fā)電1h平均產生的電能是　 　kW·h，若某電動汽車每行駛2km的路程需消耗0.4kW·h的電能，以上電能可供該電動汽車行駛的路程是　 　km；
（3）儲能系統(tǒng)將2個30t重物勻速提升至30m高處的過程中，系統(tǒng)對重物所做的功是　 　J；
（4）儲能系統(tǒng)將2個30t重物從30m高處放回地面的發(fā)電過程中，產生的電能為，則該過程的發(fā)電效率是　 　，若該重力儲能系統(tǒng)的綜合效率72％，則該系統(tǒng)的富余電能提升重物的效率為　 　。
14．小明在“探究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數是否有關”的實驗中，連接了如圖所示的電路。主要實驗步驟如下：
①選用電磁鐵接線柱a、c接入電路K、M之間，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器滑片P到某位置，觀察電流表示數為I。用電磁鐵下端吸引大頭針，記錄電磁鐵接入電路的線圈匝數n和被吸引大頭針的個數N，斷開開關S；
②將電磁鐵接線柱a、b接入電路K、M之間，閉合開關S，用電磁鐵下端吸引大頭針，記錄電磁鐵接入電路的線圈匝數n和被吸引大頭針的個數N，斷開開關S；
根據以上實驗步驟，回答下列問題：
（1）實驗中，用　 　判斷電磁鐵磁性的強弱；
（2）請寫出實驗步驟中存在的問題：　 　；
（3）請你針對（2）中存在的問題，寫出改正的步驟：②將電磁鐵接線柱a、b接入電路K、M之間，閉合開關S，　 　，用電磁鐵下端吸引大頭針，記錄電磁鐵接入電路的線圈匝數n和被吸引大頭針的個數N，斷開開關S；
（4）用該實裝置還能探究電磁鐵磁性強弱與　 　是否有關；
（5）電磁鐵磁性強弱除與上述因素有關外，還與　 　有關。
15．小力在“探究導體電阻是否與導體橫截面積有關”時，實驗室為他提供了一根粗細均勻的沒有絕緣外層的鎳鉻合金絲，一個電壓恒定的電源，一只電流表，一個開關，若干帶夾子的導線。小力的主要實驗步驟如下：
①把一根合金絲按圖所示連入電路，閉合開關，記錄電流表的示數I1；
②把合金絲對折后擰在一起，作為一段合金絲再接入原電路，閉合開關，記錄電流表的示數I2；
他比較數據，發(fā)現(xiàn)，于是得出結論：導體的電阻與導體的橫截面積有關；
（1）小力的探究過程中存在的問題是：　 　；
（2）請你針對小力探究過程中存在的問題，寫出改正措施：　 　；
（3）請你寫出實驗中需用電壓恒定電源的原因：　 　。
16．如圖甲是用電流表測量電流的實物連接圖，請按要求回答：
（1）圖甲中電流表測量的是通過燈泡　 　的電流；
（2）如果要用電流表測通過燈和的總電流，且只允許移動一根導線，應將　 　的右端接在電流表的　 　接線柱上；（均選填“a”、“b”、“c”、“-”、“0.6”或“3”）
（3）甲、乙兩位同學在分組實驗中，閉合開關前，他們的電流表指針均指在零刻度處，當閉合開關試觸時，發(fā)現(xiàn)電流表指針擺動分別出現(xiàn)了如圖乙、丙所示的兩種情況，則乙的問題是　 　，丙的問題是　 　。
鞏固訓練
1．小溫把兩個小燈泡和電表連成了如圖所示的電路，若電源電壓恒定，先閉合S1，再閉合S2，兩表示數變化正確的是（　　）
A．電壓表示數不變，電流表示數變大
B．電壓表示數不變，電流表示數變小
C．電壓表示數變小，電流表示數變小
D．電壓表示數變小，電流表示數變大
二、填空題
2．實驗中，小科連接了如圖所示的電路，電源電壓為且保持不變，為定值電阻。某次實驗中電壓表示數為，則此時滑動變阻器接入阻值與之比為　 　。若電阻，滑動變阻器的最大阻值為。她所選用的電壓表量程為，電流表量程為。為了保證電路安全，實驗中滑動變阻器接入電路的阻值范圍是　 　。
三、實驗探究題
3．小星利用如圖甲所示電路測量小燈泡的電阻，小燈泡正常工作時電壓為2.5V
（1）請根據圖甲的實驗電路圖，在圖乙中用筆畫線代替導線完成實物電路的連接；
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片調節(jié)到　 　(選填“A”或“B”)端：小星仔細檢測過所有器材后才開始用導線連接器材實驗，閉合開關后發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數，而電壓表滿偏，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的可能原因是 　 　。
（3）排除故障后，小星閉合開關時，電壓表示數為1.5V，電流表示數如圖丙所示，讀數為　 　A，接下來移動滑動變阻器的滑片測出多組電壓、電流數值如下表格，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻為　 　Ω(保留一位小數)；
實驗次數 1 2 3
電壓 (V) 1. 5 2.5 3.0
電流 (A) 　 0.3 0.32
（4）小星想繼續(xù)測量未知定值電阻的阻值，利用如圖丁所示的電路對定值電阻R 進行測量，已知滑動變阻器的最大阻值為R，實驗步驟如下：
①將滑動變阻器的滑片移至最左端時，電壓表的讀數為U；
②將滑動變阻器的滑片移至最右端時，讀出電壓表示數為U1；
③待測電阻的阻值表達式為 　 　(用已知量和測量量表示)；
四、綜合題
4．如圖所示電路，電源電壓保持不變，電阻R1=10Ω，R2=5Ω。當開關S1、S2都斷開時，電流表示數為0.20A。當開關S1、S2都閉合時，電流表示數為0.40A。
求：
（1）電源電壓。
（2）R3的阻值。
（3）只閉合S2時，電流表的示數為多少？
5．在道路上，闖紅燈拍照設備隨處可見，這種設備工作室會拍攝在路口指示燈為紅燈時，開過道路的車的照片。其工作原理圖如下，已知光控開關接收到紅燈發(fā)出的光時，會自動閉合，
壓力開關受到機動車的壓力時會閉合，攝像系統(tǒng)在電路接通時可自動拍攝。請根據所學學知識解釋其工作原理。
6．某同學發(fā)現(xiàn)不少商場洗手間為顧客提供干手器（如圖甲），他也想設計并制作一款干手器供學校使用。
（1）某同學利用電磁繼電器設計了電路圖（如圖乙所示），實現(xiàn)自動化控制。閉合開關S、后，干手器感應到手伸入時，感應開關閉合，電動機開始工作。此時電磁鐵上端為　 　極，圖丙中的光敏電阻　 　（填“①”或“②”）符合他的設計要求。
（2）若全校師生均使用熱風干手，一周累計10000次，按照某同學的設計圖及干手器參數表計算干手器一周消耗的總電能。
干手器參數
額定電壓 220伏
電動機額定功率 50瓦
加熱功率 950瓦
工作時間 18秒
7． 圖甲為自動氣象站中的測溫裝置，它的測溫電路可簡化為圖乙，其中的“恒流源”是一個能提供恒定電流的特殊電源，即電阻R變化時，通過R的電流大小保持不變。測溫時是通過數字電壓表的示數來反映環(huán)境的溫度、
（1）已知電阻R的阻值隨溫度的變化規(guī)律如圖丙所示，則每升高1攝氏度，R的阻值增大　 　歐姆。
（2）某次環(huán)境溫度從20攝氏度上升到30攝氏度，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數變化了8毫伏。當電壓表的示數為216毫伏時，環(huán)境溫度為多少攝氏度 (寫出計算過程)
（3）已知當溫度的變化值相同時，電壓表示數的變化值越大，該測溫裝置的靈敏度越高。若要提高該測溫裝置的靈敏度，可換一個電流值　 　(選填"更大"或"更小")的恒流源。
8．某電熱敷眼罩如圖甲所示，有高溫、中溫和低溫三個檔位，圖乙是內部簡化電路圖， 為加熱電阻，其中 的阻值均為10Ω，通過旋轉開關可以實現(xiàn)檔位切換，正常工作時電壓為5V。
（1）該電熱敷眼罩可以緩解眼部疲勞，它通過發(fā)熱元件對眼部加熱，有助于擴張血管，增加血流量，進而改進眼部血液循環(huán)，為眼部組織細胞的生命活動提供更多的　 　。
（2） 旋轉開關轉至　 　(選填“ab”、 “bc”、 “cd”或“de”)時， 電熱敷眼罩處于高溫檔工作理由是： 　 　。
（3）若旋轉開關轉至 de時，電路中總電流為0.9A，則 的大小是多少
（4）旋轉開關轉至 cd時，求電熱敷眼罩的功率。
9． 在科技展覽會上，一款名為“智靈號”的智能機器人吸引了眾多觀眾的目光。這款機器人集物理、化學和生物等技術于一體，展現(xiàn)了人類科技的最新成果。請你根據所學的初中科學知識，回答以下關于“智靈號”的問題。
（1）“智靈號”機器人的視覺系統(tǒng)采用了高清攝像頭，能夠清晰地識別物體的顏色和形狀。攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡，利用的成像原理是　 　。
（2）“智靈號”機器人的外殼采用了高強度的鋁合金材料。鋁合金適合用于機器人的外殼優(yōu)點是　 　。(答出一點)
（3）“智靈號”機器人使用鋰電池作為動力源。已知該電池的部分參數如表所示。如圖所示的兩個充電器，一個標注“輸出5V 600mA”，另一個標注“輸出5V 4A”；其中有一個是快速充電器，假設充電效率為90%，選用快速充電器將上述電池從20%充滿需要多少 min。(寫出計算過程)
電池名稱 鋰離子電池
電壓 3.7V
容量 4500mA·h
（4）鋰電池的使用需要考慮其對環(huán)境的影響，要及時回收和處理。鋰電池會造成環(huán)境污染的原因是　 　.(答出一點即可)
10．用兩種不同充電樁，對同一輛純電動汽車充滿電的相關數據如下表，不計充電過程中的能量損失。
充電樁 電池初始狀態(tài) 充電電壓/V 充電電流/A 充滿電的時間/h
普通充電樁 相同 220 30 10
快充充電樁 600 100 　
（1）一輛電車的質量為1500千克，輪胎與地面的接觸面積總和為0.2平方米，停在水平地面上對地面的壓強為多少
（2）用普通充電樁充滿電，消耗的電能為多少千瓦時
（3）用快充充電樁充滿電，需要多少小時
（4）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。為解決此問題，除用快充充電樁充電外，再提出一種設想。
11．圖甲是小金測試“坐位體前屈”的情景，將其電路簡化如圖乙所示，通過電壓表的示數來反映前屈的成績(滑動變阻器足夠長)。
資料1：“恒流源”是一個特殊電源，工作時無論怎么移動滑片，如圖電路中電流即電流表示數保持不變。
資料2：測試前，滑片P在電阻最左端，向前推滑塊相當于向右移動變阻器滑片；電阻Rp的阻值隨長度的變化規(guī)律如圖丙所示，向右移動滑片使電阻 Rp的長度從1厘米推到2厘米，電壓表的示數變化了0.1伏。
請回答：
（1）根據資料1，小金向前推滑塊，電壓表的示數　 　(填“變大”“變小”或“不變”)。
（2）根據資料1、2，當滑片P移動到最左端時，電流表的示數為　 　安。
（3）小金測試時，滑塊向前推動的距離為20厘米時，求此時滑動變阻器 Rp消耗的電功率。
（4）若推動滑塊的長度變化值相同時，電壓表示數的變化值越大，該裝置的靈敏度越高。若要增大該裝置的靈敏度，可適當　 　(選填“增大”或“減少”)恒流源的輸出電流。
12．小科同學購置了一臺電熱水器，銘牌信息如表所示。電熱水器的簡化電路圖如圖甲所示，S1 是手動開關，S2是溫控開關，置于熱水器水箱內部當水溫低于40℃時S2自動閉合，此時為加熱狀態(tài)；水溫達到73℃時S2自動斷開，此時為保溫狀態(tài)，R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲。為確保安全，他還為電熱水器安裝了漏電保護器，如圖乙所示，當I1和I2的差值達到一定值時，漏電保護器內部的自動開關就會立即斷開，短時間內允許通過人體的最大電流為30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
額定電壓 220V
加熱功率 2200W
保溫功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）為確保人體觸電后漏電保護器會立即斷開電路，其允許通過的電流差值最大為　 　。
（2）求電阻R1的阻值。
（3）若不計能量的損失，求開關S2從自動閉合到自動斷開過程所需的時間。
13． 智能家居已經悄然走入我們的生活，智能掃地機器人(如圖甲)可通過灰塵傳感器自動尋找灰塵清掃，通過電動機旋轉產生高速氣流將灰塵等吸入集塵盒；圖乙為其自動開始掃地的工作原理圖，當地面灰塵增多，使空氣的透光程度減弱，使照射到光敏電阻上的光照強度減弱，改變電磁鐵的磁性，從而達到自動控制工作。控制電路電源電壓U為4.5伏，定值電阻 歐，R為光敏電阻，其阻值
隨光照強度 E(單位 cd)的變化如圖丙所示，如下表為其部分工作參數(注：電池容量指工作電流與工作總時間的乘積，電磁鐵線圈電阻忽略不計)
額定工作電壓 12 伏
額定功率 30 瓦
電池總容量 2.5 安時
待機指示燈額定功率 6 瓦
（1）白天，當機器人光敏電阻上的光照強度為3cd時，它就會開始掃地。求此時控制電路中R0兩端的電壓。
（2）為了能使掃地機器人長時間掃地，電動機不能過熱工作，可通過其自帶的智能開關將工作電路設定為掃地30分鐘，然后待機 6 分鐘，如此循環(huán)工作。求掃地機器人掃地30分鐘再待機 6 分鐘共消耗的電能大小。
（3）小明若想讓家里的地面灰塵更少，他應該對掃地機器人的控制電路如何改進　 　。
14．圖甲是用某款3D打印筆進行立體繪畫時的場景，打印筆通電后，筆內電阻絲發(fā)熱使筆內繪畫材料熔化；加熱電路簡化后如圖乙所示，電源電壓恒為6V，R1和為發(fā)熱電阻絲，高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，R1=4Ω，忽略電阻絲阻值隨溫度變化，求：
（1）低溫檔工作時，通過R1的電流；
（2）低溫擋的功率；
（3）R2的電阻值。
15．有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖a所示，控制電路由電壓 的電源、電磁繼電器 (線圈電阻]R線=20Ω)、滑動變阻器 R0 (50Ω 1A)和熱敏電阻 R1組成。工作電路由電壓為1 的電源、阻值為48.4Ω的電熱絲R2組成。當控制電路中的電流達到0.05A時，銜鐵被吸下來，觸點處斷開，工作電路停止工作，當控制電路中的電流小于0.05A時，銜鐵被彈回，觸點處接通，加熱電路正常工作。熱敏電阻 的阻值隨溫度變化關系如圖b所示。
（1）分析圖b可知，熱敏電阻R1的阻值隨溫度的升高而　 　。
（2）工作電路正常工作1min，求電熱絲R2產生的熱量。
（3）通過調節(jié)控制電路中滑動變阻器R0接入電路的阻值，就能調節(jié)恒溫箱中需要設定的不同溫度，則恒溫箱能夠設定的最高溫度值是多少 (寫出解答過程)
（4）若要提高恒溫箱能夠設定的最高溫度值，請說出兩種改進方法：　 　。
16．超載存在安全隱患，交通部門常用“地磅”檢測貨車是否超載。圖甲是小東設計的模擬地磅原理的簡化電路圖，電源電壓恒為3V，定值電阻R0規(guī)格可選，電壓表 (選0~3V量程)，力敏電阻R的阻值隨所受壓力 F變化關系如圖乙所示。上方緊密連接一輕質絕緣平板，檢測時將貨車模型靜置于其上。
（1）若貨車模型總質量為0.5kg，此時力敏電阻R的阻值為 　 　Ω；
（2）如果用圖甲所示電路檢測，當定值電阻 R0一定時，靜置在絕緣平板上的貨車模型總質量越大，電壓表示數越　 　；
（3）小楓將電壓表改接到定值電阻R0兩端后，如圖丙所示，且將電壓表2V刻度線處設置為貨車模型總質量最大值，超過此刻度線代表超載。如果設定檢測的貨車模型總質量不超過2kg， 則 Ro阻值應為 　 　Ω。
（4）交通部門為預防因超載引發(fā)的交通事故，嚴禁貨車超載的原因：　 　。(請從慣性角度分析原因)
17．科技小組的同學們利用電磁學知識設計了一個電路，如圖甲所示。圖甲電路中電源電壓保持不變，指示燈的規(guī)格均為“12V 16W”，R0為定值電阻，左轉或右轉指示燈單獨閃爍時，電壓表兩端實際電壓隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。設指示燈的電阻不變，閃爍規(guī)律為正常發(fā)光與較暗，電磁鐵線圈為45Ω，銜鐵的電阻不計。根據所有信息，完成下列問題：
（1）求指示燈的電阻；
（2）求電源電壓；
（3）求定值電阻R0的阻值；
（4）若指示燈交替閃爍時間和頻率與電流大小無關，當轉向開關S與觸點“4”和“5”接通，在0～0.9s這段時間內，電阻R0上消耗的電能為 J（保留兩位小數）；
（5）若轉向開關S與觸點“3”和“4”接通，則下列現(xiàn)象正確的是 。
A.L1與L2一直正常發(fā)光
B.電壓表示數變小
C.電路中電流增大
D.L1與L2不再閃爍
18．如圖所示電路，電源電壓恒定，當電路正常時，電流表的示數為3.0安，電流表的示數為1.0安，電壓表V的示數為4.0伏；當三個電阻中，其中某一個電阻發(fā)生了故障，則電壓表V的示數變?yōu)?伏，電流表的示數相等且不為零。則
（1）哪一個電阻發(fā)生何種故障？
（2）發(fā)生故障后電阻消耗的電功率為多少瓦？
19．如圖甲是一種無葉吹風機，它與傳統(tǒng)吹風機最大的區(qū)別是沒有“葉”。啟動時，底座中的電動機將空氣從進風口吸入，吸入的空氣經壓縮后進入環(huán)形空腔，再從環(huán)形空腔上的細縫中高速吹出。
部件 功率/W
電動機 100
電熱絲 1500
（1）出風口的氣流加快且穩(wěn)定流動時，出風框外圍的空氣會被大氣壓壓入中心氣流，風量被顯著放大3倍之多，其原理是流速大，　 　；
（2）吹風機高溫檔下，電熱絲內能增加，該內能改變的方式屬于　 　；
（3）該吹風機電路簡化圖如圖乙所示，各項參數如表1所示，吹風機在高溫檔工作3分鐘消耗的電能為　 　。
20．小陽同學在科技月制作了一個多擋位電熱器模型。為了分析接入電路的電阻對電熱器的電功率的影響，他將電表接入電路中，其電路如圖所示，電源兩端電壓不變，。當開關S閉合，、斷開時，電壓表示數為，當都閉合時，電壓表示數為，已知；兩種狀態(tài)時，消耗的功率最大值和最小值之比為；的最小功率為0.9W。請你幫小陽完成下列問題。
（1）畫出上述兩個狀態(tài)的等效電路圖；
（2）計算電阻的阻值；
（3）計算電源兩端的電壓；
（4）計算這個電熱器模型最大擋位和最小擋位對應的功率分別是多少？
21．養(yǎng)生壺的原理如圖所示，它有加熱和保溫兩檔。當加熱到設定溫度時，養(yǎng)生壺自動切換為保溫檔。（養(yǎng)生壺的部分參數如表所示）
壺的容積 1.5L
額定電壓 220V
加熱功率 1000W
保溫功率 44W
（1）R1和R2的阻值分別為　 　Ω和　 　Ω。
（2）如果養(yǎng)生壺的效率為70%，那么在標準大氣壓下要將滿壺的水從20℃加熱至沸騰，需要　 　分鐘。
22．如圖甲所示為具有3D打印功能的3D打印筆。該打印筆通電后，筆內電阻絲發(fā)熱使筆內繪畫材料熔化，擠出熱融的塑料，然后在空氣中迅速冷卻，最后固化成穩(wěn)定的狀態(tài)。內部加熱電路簡化后如圖乙所示，R1和R2是相同的PTC 發(fā)熱電阻。單個 PTC的電阻與溫度的關系如表。
　 溫度/℃ 電阻/Ω
1 120 880
2 250 1210
3 360 2200
（1）有一種熔點較低(為120℃)的鎵基合金打印材料，當使用這種材料快速打印時，開關S2應處于　 　狀態(tài)；
（2）當使用這種鎵基合金打印材料緩慢打印時，求打印筆通過電流的大小；
（3）換了熔點為360℃合金打印材料該筆緩慢工作30分鐘，求消耗的電能。
23．小科利用電磁繼電器設計了食鹽“自動封裝電路” (如圖)，兩個完全相同的電磁繼電器(電磁鐵分別為L1和L2)，電磁鐵的電阻和袋子質量忽略不計，托盤質量為0.5千克，R0為保護電阻，R為力敏電阻，其阻值與壓力的關系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
壓力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通過電磁鐵分別控制“食鹽添加系統(tǒng)”(通電時可向袋子內添加食鹽)和“封裝系統(tǒng)”(通電時可完成袋口的密封)，當袋中的食鹽達到一定的質量時封裝。
（1）【產品制作】根據電路的工作原理，則圖中A和B，哪一個是“封裝系統(tǒng)”：　 　(選填“A”或“B”) 。
（2）【裝置測試】控制電路的電源電壓U為6V，R0為20歐，電磁鐵的吸合電流為20毫安，則該電路可自動封裝的食鹽質量為多少
（3）【迭代升級】小學覺得可以對電路進行適當升級改造，適當增加控制“食鹽添加系統(tǒng)”的電磁鐵線圈匝數，可以實現(xiàn)先停止添加食鹽再完成封裝。請判斷小學的升級是否可行，并說明理由：　 　。
24．如圖甲是一個電子拉力計原理圖。硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（P與R1間的摩擦不計）。電壓表量程為0～3V，a、b是一根長為6cm的均勻電阻絲，阻值R1＝30Ω，電源電壓U＝6V。
（1）要保證電壓表能正常工作（即滑片P可移動到b端），電路中R0至少應為　 　Ω。
（2）已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F間的關系如圖乙所示，若R0＝45Ω，開關S閉合后，當電壓表指針指在0.8V處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為　 　N。
25． 【項目名稱】制作煙霧報警器。
【相關資料】煙霧報警器內部由發(fā)射電路和接受電路組成(如圖甲所示)。發(fā)射電路發(fā)射的紅外光源會被外界煙塵粒子散射，煙的濃度越大，接受電路接收到的光強度越弱。接收電路能夠將光信號轉化為電信號，最后轉化為報警信號。
【項目任務】小組同學討論后，確定煙霧報警器的要求如下：
供電電源：6伏 報警電流：≥250毫安
功能：當環(huán)境中的煙霧濃度升高至一定值時，立刻報警鳴叫。
【方案設計】小組同學討論后，利用光敏電阻對煙霧報警器的接收電路部分進行設計，如圖乙所示，其中，光敏電阻的大小會隨著接收到的紅外光束的強弱發(fā)生變化。
（1）【器材選擇】根據上述要求，該興趣小組的同學從實驗室選擇所需器材，其中，電源電壓 恒為6伏，滑動變阻器規(guī)格為“2安 50歐”，要想實現(xiàn)煙霧報警器的功能，他們選擇的光敏電阻 Rx的阻值大小隨光照強度變化的圖像應為
A． B．
C． D．
（2）【項目調試】該組同學組裝好電路后開始測試，閉合開關S，發(fā)現(xiàn)當通過線圈的電流為200毫安時，報警器就開始工作，此時滑動變阻器的阻值 歐(線圈電阻不計)。在光照強度不變的情況下，為了符合制作要求(即報警電流≥250毫安) ，應調節(jié)滑動變阻器連入電路的阻值為多大 (寫出具體的計算過程)
（3） 【項目評價與反思】為了提高該煙霧報警器的靈敏度(即在煙霧更少條件下就能報警) ，該組同學提出以下幾種方法，其中正確的是____。
A．增大電源電壓 B．增加線圈匝數
C．增大線圈和銜鐵之間的距離 D．更換阻值較小的保護電阻
26．有一種電子體重計的原理如圖甲所示，它由均勻壓力杠桿ABO、壓敏電阻和踏板等元件組成。壓力杠桿重 ，其右端O為支點，其左端A 壓在壓敏電阻上，對壓敏電阻的壓力用F 表示。壓敏電阻的阻值大于5Ω時，其阻值R 與所受壓力F 符合如圖乙的關系。質量可以忽略不計的踏板固定在 B 點，其中 。圖中電源電壓U=5V，電流表量程為0.6A，取g=10N/ kg，求：
（1）電子秤開機后，電流表的示數是多大
（2）該電子秤能夠稱量的最大體重是多少
27． 隨著經濟水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進了普通家庭。下表為某輛4輪小汽車的相關數據：
總質量：1600kg 額定功率：100kW
每個車輪與地面的接觸面積：2.0×10-2m2 水箱容量：5 L
（1）該車靜止在水平地面上時，地面對車的支持力　 　N。
（2）汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔內并旋轉(相當于閉合開關)，請你用筆畫線代替導線將轎車的啟動原理圖甲連接完整。
（3）圖A是用超聲測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號。圖B中 是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2分別是. 由汽車反射回來的信號，設測速儀勻速掃描， 之間的時間間隔 超聲波在空氣中傳播的速度 ，若汽車是勻速行駛的，請你計算汽車前進的速度是多少
28．如圖是一個給冷水加熱后向外供應熱水的實驗裝置圖．為了在同時開放進水管和出水管時，保證水箱內的貯水量及出水管流出的水溫度恒定，在箱內安裝了兩根阻值分別為R 1 、R 2 的電熱絲來進行加熱．當滑動變阻器的滑片P位于中點處，且3與1相連時，裝置能正常供應某一恒定溫度的熱水，此時電壓表的示數為U 1 ，電熱絲發(fā)熱的總功率為P；當滑動變阻器的滑片P位于距右端1/3處，且3與4相連時，裝置能正常供應另一恒定溫度的熱水，此時電壓表的示數為U 2 ，電熱絲發(fā)熱的總功率為P'，滑動變阻器的功率為20W．已知U 1 ：U 2 =2：1，P：P'=16：15。
求：
（1）電熱絲的阻值R 1 ：R 2 ；
（2）若將1與3相連，同時4與2相連，滑動變阻器的滑片P位于最右端來完成供熱，電熱絲產生2.88×10 6 J的熱量，則需要加熱多長時間？（忽略熱量損失）
29．如圖甲所示的電飯鍋，額定電壓為220V，加熱功率為1210W。從銘牌上可知該電飯鍋能效等級為三級，簡化電路圖如圖乙所示，有加熱和保溫兩擋，由開關S調節(jié)，其中R1和R2均為發(fā)熱電阻，且阻值不隨著溫度的變化而改變。求：
（1）電阻R1的阻值；
（2）小明利用電能表測量電飯鍋的保溫功率，他關閉家里的其它用電器，讓電飯鍋處于“保溫”狀態(tài)下正常工作，觀察在10min內電能表轉盤轉了30圈。求該電飯鍋保溫功率。
（3）小明上網查詢了解，國家標準中規(guī)定電飯鍋在該加熱功率下正常工作時，三級能效的熱效率值范圍為81%≤η＜86%（熱效率是指裝置的有效輸出能量與輸入能量的比值）。他用學過的知識對電飯鍋進行測試：在加熱狀態(tài)下，將溫度為23℃、質量為2.2kg的水加熱到100℃，電飯鍋正常工作用時700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），請你通過計算幫助小明判斷該電飯鍋的熱效率值是否達到三級能效。
30．有一款額定電壓為 220 V、可進行“高、中、低”三檔調節(jié)的電熱器，其簡化電路如右圖。其中，阻值恒定的電熱絲 檔位調節(jié)由開關 S1、單刀雙擲開關 S2 的通斷來實現(xiàn)。
（1）當電熱器開關S1 閉合、S2接a 時，電熱器的電路等效電路是下列選項中的　 　(填字母)，此時電熱器處于　 　(填“高”“中”或“低”)溫檔。
（2）在不考慮其他損耗的情況下，1kW·h的電能可供電熱器中溫檔工作多少小時
（3）若在c、d之間串聯(lián)一個　 　(填元件名)，即可在原有三檔溫度調節(jié)的基礎上增加一個檔位，實現(xiàn)四檔溫度調節(jié)。
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重難點10 力電綜合問題
命題趨勢
考點 三年考情分析 2025考向預測
1、力學與電學知識點的融合 2、功和能在力電綜合中的體現(xiàn)：電能與機械能的轉化計算，能量守恒在力電綜合中的應用 3、結合生活實際的應用 在近三年浙江中考科學試卷中，力電綜合問題考查一般為計算題，一般將力電綜合知識與復雜的實際情境相結合，考查學生的綜合分析和計算能力。 預計 2025 年浙江中考科學仍會考查力電綜合問題。選擇題可能會深化對力電綜合概念和原理的考查，如分析復雜系統(tǒng)中多種力與電相互作用下物理量的復雜變化關系，判斷不同能量轉化過程中的效率變化趨勢等；計算題大概率會綜合多個力學和電學知識點，如將力電綜合計算與電路的動態(tài)分析、力學中的物體運動狀態(tài)變化、能量的綜合利用等相結合，考查學生的綜合分析和計算能力 。
重點詮釋
【體系構建】
【重難詮釋】
知識點一、歐姆定律 串并聯(lián)電路特點
1．內容：導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。公式：I＝
2．電阻串聯(lián)時相當于增加了導體的長度，因此總電阻比任何一個串聯(lián)電阻都大。
電阻并聯(lián)時相當于增大了導體的橫截面積，因此總電阻比任何一個并聯(lián)電阻都小。
3．串聯(lián)電路分壓：在串聯(lián)電路中各電阻分得的電壓與它們的電阻成正比，表達式：＝；
并聯(lián)電路分流：在并聯(lián)電路中各支路分得的電流與它們的電阻成反比，表達式：＝。
4．串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點：
電 流 電 壓 電 阻 分配規(guī)律
串聯(lián)電路 I＝I1＝I2 U＝U1＋U2 R＝R1＋R2 分壓：＝
并聯(lián)電路 I＝I1＋I2 U＝U1＝U2 ＝＋ 分流：＝
知識點二、電磁繼電器工作原理圖
①實質：利用電磁鐵來控制工作電路通斷的一種開關。
②作用：利用低電壓、弱電流電路控制高電壓、強電流電路；實驗遠距離操縱；電力系統(tǒng)保護、生產過程自動化等。
2.電磁繼電器分析思路：
3.電磁繼電器綜合分析
在電磁繼電器的綜合電學問題中，若題干為了達到某種目的，要采取某種措施，如問到“定值電阻R。的阻值增大還是減小 ”“滑動變阻器應左移還是右移 ”“電源電壓應增大還是減小 ”遇到這種問題該如何理性分析
通常低壓控制電路是一個定值電阻R0和一個可變電阻Rx串聯(lián)（假設電路就兩個電阻），根據電路情況，列出歐姆定律公式，再結合題干的已知條件分析變化趨勢。
需要明確兩點：首先，電流I是不變的（臨界電流，到達此電流值銜鐵就被吸下或松開）；其次，若問定值電阻R0如何變化，則默認電源電壓U不變（除非題干表述電源用久了電壓減小）；若問電源電壓U如何變化，則默認定值電阻R0不變。
知識點三、電功率公式及簡單計算問題
1.電功率計算式
③推導式： （推導式只適用于純電阻電路）
④總功率：無論用電器串聯(lián)或并聯(lián)，總功率均等于各用電器實際功率之和：P總=P1+P2+……+Pn
2.常見考法
①公式應用：
②純電阻電路中——“串正并反”
當電流一定時（串聯(lián)電路），由P=I2R知：電功率與電阻成正比。
當電壓一定時（并聯(lián)電路），由知：電功率與電阻成反比。
串聯(lián)電路中：（正比）
并聯(lián)電路中：（反比）
總結：明確每個公式的適用條件，注意各物理量的對應關系，合理利用“串反并同”規(guī)律，電功率計算不再是難題。
知識點四、電功率比例計算問題
1.知識要點
①電功率物理意義：描述電流做功快慢的物理量。
②公式：←（純電阻電路）
③比例運算：
串聯(lián)：P1∶P2=U1∶U2=R1∶R2
并聯(lián)：P1∶P2=I1∶I2=R2∶R1
2.常見考法
①電功率公式：
a.
b.純電阻電路時，還有
②電功率比例關系：
a.串聯(lián)：P1∶P2=W1∶W2=U1∶U2=R1∶R2
b.并聯(lián)：P1∶P2=W1∶W2=I1∶I2=R2∶R1
限時提升訓練
1．隨州日報2023年5月25日報道了國能長源隨州發(fā)電有限公司“風光水火儲”綜合發(fā)展的良好勢頭。風電、光電、水電、火電、儲能多向發(fā)力，公司全面投產后預計年發(fā)電量可達60億度。隨縣光電400MW項目只是公司的一部分。下列說法正確的是（　　）
A．“度”是電功率的單位，“MW”是電功的單位
B．60億度即度，400MW即W
C．利用煤炭進行火力發(fā)電時，只要注意節(jié)約不浪費，發(fā)電效率可以達到100%并且不會對環(huán)境造成任何污染
D．風能、水能、太陽能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源
【答案】D
【知識點】能源及其分類；電功率
【解析】【解答】A.“度”是電功的單位，“MW”是電功率的單位，故A錯誤；
B.60億度即6×109度，400MW即4×108W，故B錯誤；
C.利用煤炭進行火力發(fā)電時，發(fā)電效率不能達到100%，且會對環(huán)境造成任何污染，故C錯誤；
D.風能、水能、太陽能可以從自然界中不斷獲得，屬于可再生能源，故D正確。
故選D。
【分析】（1）根據對物理量單位的認識判斷；
（2）根據單位換算的知識解答；
（3）任何能量轉化的過程都有有能量損失；
（4）可以在短時間內得到補充的能源叫可再生能源。
二、計算題
2．小睿同學勤于思考，熱愛探究，下面是他在探究中遇到的兩個問題，請完成相關計算。
（1）他認為由某 電動汽車 電池上的銘牌可以算出電動汽車的牽引力，依據模型思想，他將問題簡化為：鋰電池釋放101kW·h的能量，可以使汽車在水平路面上行駛700km，求牽引力的大小。(計算結果保留整數)
（2）將被測磚塊置于堅固的水平地面上，實驗小桌放在磚塊上，小桌與磚塊的接觸面積為0.2cm2。往實驗小桌上的沙盤里緩慢添加細沙，直到恰好將磚塊壓壞，測得小桌、沙盤和細沙的總重為100N，求磚塊能承受的最大壓強。
【答案】（1）解：根據做功公式W=Fs計算F=。
（2）解： 測得小桌、沙盤和細沙的總重為100N ，根據F=Ps計算可知P=
【知識點】功率的計算；壓強的大小及其計算
【解析】【分析】（1） 鋰電池釋放101kW·h的能量，可以使汽車在水平路面上行駛700km ，根據W=Fs計算 牽引力的大小 ；
（2）小桌、沙盤和細沙的總重為100N ， 小桌與磚塊的接觸面積為0.2cm2 。根據F=Ps計算 磚塊能承受的最大壓強。
3．隨著新能源、低碳等理念的普及，比亞迪汽車廠生產了一批中大型油電混動新能源轎車，即在傳統(tǒng)燃油發(fā)動機的基礎上并聯(lián)一個電動機共同提供動力。它可以在低速行駛時可自行選擇純電模式或油電混合模式，在高速行駛時可選擇油電混合模式或純油模式。它的部分參數如表所示。請回答：
電池容量 純電續(xù)航里程
電池包放電電壓 純油續(xù)航里程
發(fā)動機最大功率 綜合油耗
電動機最大功率 總質量
（1）轎車在純電模式下以最大功率行駛時，流過電動機的電流為多少？
（2）轎車以最高速度行駛時受到的阻力恒為車重的0.08，當車滿載以最高速度勻速行駛時：
轎車在純油模式下高速行駛，耗油，求發(fā)動機的熱效率？（百分數保留整數部分，汽油的熱值，汽油的密度）
若汽車在油電混合模式下行駛，求汽車理論上的滿載最高行駛速度。（忽略風阻、電流熱效應等對車速的影響）
【答案】（1）160A；（2）40%，100m/s
【知識點】功率計算公式的應用；燃料的熱值；熱機的效率；電功率的計算
4．如圖所示是某電蒸鍋及其內部簡化電路圖，它有加熱和保溫兩個擋位。R1、R2均為發(fā)熱電阻，R1的阻值為484Ω，加熱擋功率為1200W，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。求：
（1）電蒸鍋正常工作時保溫擋的功率；
（2）電蒸鍋正常工作時電阻R2的阻值；
（3）某次電蒸鍋對水加熱時，加熱效率為84%，要使1.2kg的水溫度升高75℃需要消耗多少電能？
（4）在物理綜合實踐活動中，小明和小麗同學利用所學習的物理知識，合作測量電蒸鍋的實際加熱功率。電能表上標有“1200r/(kW·h)”字樣，他們把家中的其他用電器都與電源斷開，僅讓電蒸鍋接入電路中燒水，2min電能表的轉盤轉了40r，則電蒸鍋的實際加熱功率是多大？
【答案】解：（1）只閉合S1時，只有R1接入電路，電蒸鍋處于保溫擋，由可得保溫擋功率
（2）當S1、S2均閉合時，R1、R2并聯(lián)，電蒸鍋處于加熱擋，則電阻R2的電功率P2=P熱-P保=1200W-100W=1100W
電阻R2的阻值；
（3）要使1.2kg的水溫度升高75℃，水需要吸收的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×75℃=3.78×105J
由可知，消耗的電能；
（4）電蒸鍋2min消耗的電能，電蒸鍋的實際功率
答：（1）電蒸鍋正常工作時保溫擋的功率為100W；
（2）電蒸鍋正常工作時電阻R2的阻值為44Ω；
（3）某次電蒸鍋對水加熱時，加熱效率為84%，要使1.2kg的水溫度升高75℃需要消耗的電能為4.5×105J；
（4）電蒸鍋的實際加熱功率是1kW。
【知識點】比熱容；電功率的計算
【解析】【分析】（1）只閉合S1時，只有R1接入電路，此時電路的電阻較大，電蒸鍋處于保溫擋，由可計算保溫擋功率；
（2）當S1、S2均閉合時，R1、R2并聯(lián)，此時電路的電阻最小，根據電蒸鍋處于加熱擋，則電阻R2的電功率P2=P熱-P保；同理計算電阻R2的阻值；
（3）根據熱量計算公式Q吸=c水mΔt計算1.2kg的水溫度升高75℃，水需要吸收的熱量；由可計算消耗的電能；
（4）根據題目分析可知電蒸鍋2min消耗的電能W，根據W=Pt計算電蒸鍋的實際功率。
5．電動汽車因具有零排放、低噪音、節(jié)能等優(yōu)點，得到了快速發(fā)展，但仍然存在一些制約其發(fā)展的因素，目前主要應用于城市內部交通。某智能出行平臺出租的電動汽車部分參數如下表。
電池容量 48kW h
百公里耗電量 12kW h/100km
（1）①如果用 120kW的“快充”充電樁給該車充電，汽車電池最低電量不得低于電池容量的20%，則給該車從最低電量到充滿電需多長時間；
②就解決電動汽車充電時間長的問題提出一條合理建議。
（2）電池容量是決定電動汽車續(xù)航里程的主要因素，若此電動汽車的能量利用率是75%，計算該車的續(xù)航里程(按汽車電池電量不得低于電池容量的20%來計算)。
（3）同樣條件下，電動汽車比燃油汽車能耗小很多。某燃油汽車百公里消耗汽油10L，則電動汽車和燃油汽車百公里消耗的能量分別是多少焦耳。(汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3， 汽油的熱值q=4.6×107J/kg)
【答案】（1）解： 電池電量48kW h，汽車電池最低電量不得低于電池容量的20%
，W'=48kW h-48kW h×20%=38.4kW h，
則給該車從最低電量到充滿電需要的時間
。
縮短充電時間，可以提高充電功率。
（2）解： 電動汽車的能量利用率是75%，按汽車電池電量不得低于電池容量的20%來計算，可以利用的電能
W=38.4kW h×75%=28.8kW h.
電動汽車的百公里耗電量12kW h/100km，
則一公里能耗為0.12kW h，該車的續(xù)航里程
。
（3）解： 燃油汽車百公里消耗汽油10L，汽油燃燒放出的熱量
Q=mq=0.7×103kg/m3×10×10-3m3×4.6×107J/kg=3.22×108J。
電動汽車的百公里耗電量12kW h/100km，消耗的能量
Q'=12kW h=4.32×107J。
【知識點】熱量的計算
【解析】【分析】（1）①當汽車電池容量只剩20%的時候，需要給電池充電。根據充電功率和電池容量可以計算需充電的時間。
②充電時間的長短取決于電池容量和充電的功率。
（2）根據電動汽車的能量利用率，求出電池可以利用的能量。根據百公里耗電量求出一公里的耗電量，即可計算汽車的續(xù)航里程。
（3）根據燃油汽車百公里燃燒的汽油，計算百公里消耗的能量，與電動汽車相比較即可。
6．油電混合動力汽車是新型節(jié)能汽車。這種油電混合動力汽車的內燃機工作時，給車提力的同時也給動力蓄電池充電。已知某型號混合動力汽車所用的動力蓄電池可儲存的最大是1.0×108J。若該車以80km/h的車速勻速直線行駛了0.5h，行駛過程中所受阻力大小為900N，動力蓄電池組的電能也增加了最大電能的10%，內燃機消耗燃油2.5kg，（燃油的熱值為4.6×107J/kg）求：
（1）牽引力做了多少功？
（2）燃油完全燃燒可放出的熱量？
（3）該油電混合動力汽車內燃機的效率？
【答案】（1）3.6×107J；（2）1.15×108J；（3）40%
【知識點】燃料的熱值；熱機的效率；速度公式及其應用；二力平衡的條件及其應用；功的計算及應用
7．西川實驗學校的操場上有一臺電子風速儀（如圖甲所示），實時為同學們提供風速信息。受它的啟發(fā)，我校某物理學習小組的同學查閱資料以后設計了一臺簡易風速儀，其工作原理如圖乙所示，裝有擋風板和滑片P的輕質滑塊與輕質彈簧套在滑桿MN上，彈簧左端固定，右端與滑塊相連。擋風板的擋風面積為，均勻電阻絲AB長為24cm，阻值為60Ω，電源電壓恒為30V，保護電阻為40Ω，電壓表量程0~15V。彈簧彈力F與彈簧長度改變量x的關系如圖乙所示。無風時，滑片P在A處，有風時，滑塊移動，穩(wěn)定后讀出電壓表示數，計算并查閱下表數據可知風速及風級。
風級 一級 二級 三級 四級 五級 六級
風速 0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5-7.9 8.0~10.7 10.8~13.8
風壓p（帕） 0.055~1.4 1.6~6.8 7.2~18 18.9~39 40~72 72.9~119
（1）滑片P位于AB中點時，求電壓表的示數；
（2）當電壓表示數為7.5V時，風速儀所測的風為幾級？
（3）在探究問題時，可以通過找出物理量之間的函數關系式，進而研究函數而得到結果。學習小組的同學們想在風速儀的電壓表上直接標出風速，查閱資料后獲知該擋風板所受的風壓與風速的平方成正比，即（k為常數）。結合題日，請寫出風速與電壓表示數的關系式。（寫出推導過程，用v、k等表示）
【答案】（1）
（2）四
（3）
【知識點】電路的動態(tài)分析
8．某電動自行車在日常行駛中可以利用動力電池（蓄電池）給電動機供電，純電續(xù)航里程70km；同時該自行車搭載了增程器（小型汽油機和發(fā)電機），在電力不足時（低于20%），車載增程器中的汽油機啟動，帶動發(fā)電機發(fā)電驅動電動機工作，多余的電能對蓄電池充電，油電綜合續(xù)航可達200km。已知該自行車整車質量40kg，動力蓄電池最大儲電量1.4kW·h，最高車速25km/h，g取10N/kg。問∶（電動機對機械能的轉化率非常高，可近似看成100%）
（1）如圖所示為汽油機的　 　沖程示意圖；
（2）該電動自行車靜止時與水平路面的接觸面積為0.005 m2，則電動自行車對路面的壓強為多少？　 　
（3）若質量是60kg的人騎該電動自行車在水平路面上以18 km/h 的速度勻速行駛時，受到的阻力是人與車總重的0.08倍，求行駛2h電動機做的功是多少；　 　
（4）當動力蓄電池的蓄電量降低到20%時，增程器立即啟動并給動力蓄電池充電，同時維持電動自行車繼續(xù)以18km/h的速度勻速行駛，再行駛2h后蓄電池正好充滿電，消耗汽油400g，汽油的熱值為 則該“增程器”在此過程中的效率為多大？（結果保留到0.1%）　 　
【答案】做功；；2.88×106J；
【知識點】燃料的熱值；熱機的效率；熱機的四個沖程；壓強的大小及其計算；功的計算及應用
9．一茶一世界，一味一人生，品茶已成為現(xiàn)代人休閑放松的一種生活方式。如圖﹣1所示是一套家用控溫電茶壺，圖﹣2是其工作電路簡圖，電茶壺的加熱功率是805W，R1是80Ω的定值電阻，水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。請回答以下問題：
（1）電茶壺將0.8kg的水加熱，溫度升高75℃需要用時400s，水吸收的熱量是多少？
（2）電茶壺的保溫功率是多少？
（3）小芳要對電茶壺進行改造，要求改造后加熱功率不變，電茶壺整體保溫功率變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t只需在圖﹣3中 　 　（選填“A”或“B”）處接入一個電阻，此電阻的阻值為多少？　 　
【答案】（1）解：水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.8kg×75℃＝2.52×105J；
答：水吸收的熱量是2.52×105J；
（2）解：由圖﹣2可知，當溫控開關S自動與觸點a、b接通，R1、R2并聯(lián)，根據并聯(lián)電路的電阻特點可知，電路中的總電阻最小，由 可知，電路中的總功率最大，電茶壺處于加熱擋；
當溫控開關S與c接觸時，只有R2工作，電路中總電阻最大，總功率最小，電茶壺處于保溫擋；
加熱擋工作是R1的電功率： ，
則R2的電功率：P2＝P加﹣P1＝805W﹣605W＝200W，
電茶壺保溫擋功率：P保＝P2＝200W；
答：電茶壺的保溫功率是200W；
（3）B；解： 現(xiàn)只將該電熱水壺的額定保溫功率改為原來的一半，額定加熱功率不變，所以R1和R2的連接不變，由 可知，只需在圖﹣3中B處接入一個與R2阻值大小相等的電阻就行， 由 可知，R2的阻值： ， 所以在B處接入電阻的阻值為242Ω。 答：此電阻的阻值為242Ω。
【知識點】熱量的計算；電功率的計算
【解析】【分析】（1）根據Q=cmΔt，可以計算水吸收的熱量；
（2）電阻并聯(lián)時，電阻越多，電功率越大；利用，計算電功率的大小；
（3）根據，計算電阻大小。
10．油電混動汽車全力加速時，內燃機、蓄電池可以同時向車輪輸出能量；當車輛快速行駛或蓄電池儲存電能過低時，只有內燃機工作，既向車輪輸出能量，又給蓄電池充電，從而提高能量利用率（能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比）。某次測試人員駕駛一輛油電混動汽車在平直公路上勻速行駛100km，消耗燃油10kg，行駛時汽車牽引力恒為2000N。此過程中，蓄電池儲存的能量由滿電的30%增大至滿電的70%。其蓄電池參數如表所示。
蓄電池參數1
電壓/V 500
容量/（A·h） 150
（1）根據表格提供的參數可知該蓄電池充滿電后儲存的電能是多少？
（2）該油電混動汽車在測試過程中的能量利用率是多少？（）
【答案】（1）2.7×108J；（2）77%
【知識點】燃料的熱值；熱機的效率；電功的計算
三、科普閱讀題
11．閱讀下列短文，回答問題：
混合動力汽車
隨著汽車科技的不斷進步，混合動力汽車逐漸受到人們的青睞。插電式混合動力是當前比較流行的新能源汽車動力模式，它是介于純電動汽車和燃油汽車之間的新能源汽車，具有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機、變速器、傳動系統(tǒng)、油路、油箱和電池，可以外接充電。油電混合動力汽車燃油經濟性高，駕駛性能優(yōu)異。油電混合動力汽車的發(fā)動機需要燃油，起步和加速時，在電動機的輔助下，可以降低油耗。當電池電量充足時，以電動模式行駛，實現(xiàn)“零油耗”和“零排放”；當電池電量不足時，以燃油模式行駛，又能給電池充電，綜合油耗依然比傳統(tǒng)燃油車更低。
（1）已知該車電池能夠儲存電能20kW·h，小王駕駛充滿電的汽車沿平直公路如圖甲從A地勻速行駛至B地（路面對汽車的阻力恒定不變），假設電池消耗的電能全部用來驅動汽車行駛。當行駛到C地時，電池的能量還剩余30%，隨即開啟燃油模式。當汽車行駛到B地時，電池能量顯示為50%（忽略充電過程中的能量損失），若該行駛模式過程中恰好消耗3L汽油，則汽車從C地到B地的過程中汽油的綜合利用效率為　 　（汽油的熱值取）；
（2）如圖乙為四沖程汽油機某氣缸的各沖程示意圖，一個工作循環(huán)合理的順序為　 　。若該汽油機以3000r/min的速度運行，則該氣缸每秒對外做功　 　次。
【答案】（1）40%
（2）DACB；25
【知識點】熱機的效率；熱機的四個沖程；功的計算及應用
12．閱讀短文，回答問題。
為了響應國家“低碳環(huán)保”的號召，小明家購買了一輛混合動力汽車，如題23圖-甲所示。混合動力汽車由一臺內燃機和一臺電機組成，這臺電機既可以充當電動機驅動汽車，又可以充當發(fā)電機給蓄電池充電。汽車啟動時，內燃機不工作，蓄電池通過電機向車輪輸送動力，使汽車行駛。當需要高速行駛或蓄電池儲存電能過低時，改由內燃機工作，一方面向車輪輸送動力，另一方面通過電機給蓄電池充電。
（1）當發(fā)電機給蓄電池充電時，發(fā)電機相當于 　 　，蓄電池相當于　 　 (均選填“用電器”或“電源”)
（2）如題圖-乙所示，汽車在轉向前，司機會撥動轉向橫桿，汽車同側的前后兩個轉向燈就會同時閃亮、同時熄滅。如果兩個轉向燈其中一個損壞時，另一個仍能正常工作。這兩個轉向燈在電路中的連接方式為　 　，轉向橫桿相當于電路中的　 　。
（3）在該混合動力汽車上裝有一種定時音樂播放器，其原理如題圖-丙所示。當閉合開關S， 定時開關處于閉合狀態(tài)時，指示燈　 　 (選填“會”或“不會”)亮，播放器　 　(選填“會”或“不會”)播放音樂。
（4）如題圖丁所示，是選取我國某汽車尾氣檢測儀器上的三盞指示燈的電路圖，已知通過指示燈L1和L2的電流分別為4 mA 和10 mA， 則通過指示燈L3的電流可能是　 　 mA
【答案】（1）電源；用電器
（2）并聯(lián)；開關
（3）會；不會
（4）6或14
【知識點】電路的三種狀態(tài)；串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的辨別；并聯(lián)電路的電流規(guī)律
【解析】【解答】（1） 當發(fā)電機給蓄電池充電時，發(fā)電機提供電能屬于電源，蓄電池消耗電能屬于用電器；；
綜上 第1空、 電源；第2空、用電器；
（2） 兩個轉向燈在電路 互不干擾，所以連接方式為并聯(lián)； 轉向橫桿相當于電路中的 開關；
綜上 第1空、 并聯(lián)； 第2空、開關。
（3） 當閉合開關S， 定時開關處于閉合狀態(tài)時，指示燈亮，定時開關將播放器短路，不會播放音樂。
綜上 第1空、會； 第2空、不會；
（4）當L2和L1并聯(lián)時，二者電流之和為L3的電流，所以 通過指示燈L3=14mA，當 L3和L1并聯(lián)，所以二者電流之和為L2的電流， 通過指示燈L3的電流是 6mA。
綜上 第1空、 6或14.
【分析】1、完整的電路包括電源（提供電壓）；導線，開關（控制電路通斷）；用電器（消耗電能）。
2、電路的串并聯(lián)：串聯(lián)：電路元件首位相連，用電器相互干擾，并聯(lián)：電路元件首首相連，用電器互不干擾，開關在干路上控制整個電路的通斷，開關在支路上控制單個支路的通斷；家庭、公共場所的電路為并聯(lián)電路；
3、電路的三種狀態(tài)：斷路：電路中存在接觸不良、或者損害電路中無電流；短路：電路中電流直接連接在用電器兩端，用電器無電流，通路：電路正常工作；
4、并聯(lián)電路規(guī)律：并聯(lián)電路電壓相等、支路電流之和為干路電流，電阻規(guī)律。
四、綜合題
13． 重力儲能是一種新型儲能方式，它通過提升或放下重物實現(xiàn)能量的儲存或釋放，能量轉化過程如圖甲所示，其中輸出電能與輸入電能之比為重力儲能系統(tǒng)的綜合效率。重力儲能可有效提升風能、太陽能等新能源的綜合開發(fā)利用水平，如圖乙所示為某風力發(fā)電的重力儲能綜合項目，其中單個風力發(fā)電機組的平均發(fā)電功率為1600kW，某次風能充沛時，系統(tǒng)利用風能發(fā)電的富余電能，將2個質量均為30t的重物從地面提升至30m的高度處，實現(xiàn)能量儲存，根據相關信息，完成以下問題（g取10N／kg）。
（1）重力儲能實質上是將能量以　 　能的形式儲存起來；
（2）如圖乙中單個風力發(fā)電機組發(fā)電1h平均產生的電能是　 　kW·h，若某電動汽車每行駛2km的路程需消耗0.4kW·h的電能，以上電能可供該電動汽車行駛的路程是　 　km；
（3）儲能系統(tǒng)將2個30t重物勻速提升至30m高處的過程中，系統(tǒng)對重物所做的功是　 　J；
（4）儲能系統(tǒng)將2個30t重物從30m高處放回地面的發(fā)電過程中，產生的電能為，則該過程的發(fā)電效率是　 　，若該重力儲能系統(tǒng)的綜合效率72％，則該系統(tǒng)的富余電能提升重物的效率為　 　。
【答案】（1）重力勢
（2）1600；8000
（3）1.8×107
（4）80%；90%
【知識點】勢能的影響因素；重力及其大小的計算；機械效率；電功的計算
【解析】【解答】1） 重力儲能實質上是將能量以 重力勢能的行駛儲存
綜上 第1空為重力勢
2）根據W=Pt可知，功率為1600kW，所以 1h平均產生的電能是 W=1600kW·h，汽車每公里消耗電能為0.2 kW·h ，所以可行使的路程為1600kW·h/0.2 kW·h/km=8000km
綜上第1空為1600；第2空為8000
3）物體質量為60000kg，根據重力公式G=mg=600000N，根據重力勢能W=Gh=600000N×30m= 1.8×107 J
綜上 第1空為1.8×107
4）根據效率公式η=1.44×107 J/1.8×107 J=80%， 該重力儲能系統(tǒng)的綜合效率72％ ，所以 富余電能提升重物的效率 η=72％/80%=90%
綜上第1空為80%；第2空為90%
【分析】根據重力勢能、功率公式、重力公式填空
1、重力：大小為自身重力、方向豎直向下，作用點位于物體重心，計算公式G=mg，據題可知物體質量為60000kg，據此計算物體重力
2、重力勢能的計算：公式為W=Gh=mgh，所以重力勢能與質量和高度有關；
3、物體功率的計算，公式為W=Pt，據題可知，功率為1600kW，時間為1h，據此計算物體所做的功，汽車每公里消耗電能為0.2 kW·h，據此計算行駛的路程
4、效率的計算：公式η= W有/W總×100%，據此計算 重物從30m高處放回地面的發(fā)電過程的發(fā)電效率， 統(tǒng)的富余電能提升重物的效率 。
五、實驗與探究題
14．小明在“探究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數是否有關”的實驗中，連接了如圖所示的電路。主要實驗步驟如下：
①選用電磁鐵接線柱a、c接入電路K、M之間，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器滑片P到某位置，觀察電流表示數為I。用電磁鐵下端吸引大頭針，記錄電磁鐵接入電路的線圈匝數n和被吸引大頭針的個數N，斷開開關S；
②將電磁鐵接線柱a、b接入電路K、M之間，閉合開關S，用電磁鐵下端吸引大頭針，記錄電磁鐵接入電路的線圈匝數n和被吸引大頭針的個數N，斷開開關S；
根據以上實驗步驟，回答下列問題：
（1）實驗中，用　 　判斷電磁鐵磁性的強弱；
（2）請寫出實驗步驟中存在的問題：　 　；
（3）請你針對（2）中存在的問題，寫出改正的步驟：②將電磁鐵接線柱a、b接入電路K、M之間，閉合開關S，　 　，用電磁鐵下端吸引大頭針，記錄電磁鐵接入電路的線圈匝數n和被吸引大頭針的個數N，斷開開關S；
（4）用該實裝置還能探究電磁鐵磁性強弱與　 　是否有關；
（5）電磁鐵磁性強弱除與上述因素有關外，還與　 　有關。
【答案】（1）吸引大頭針的個數
（2）沒有控制兩次電磁鐵中的電流相同
（3）調節(jié)滑動變阻器使電路中的電流仍為I
（4）電流
（5）有無鐵芯
【知識點】影響電磁鐵磁性強弱的因素及其探究；控制變量法與探究性實驗方案
15．小力在“探究導體電阻是否與導體橫截面積有關”時，實驗室為他提供了一根粗細均勻的沒有絕緣外層的鎳鉻合金絲，一個電壓恒定的電源，一只電流表，一個開關，若干帶夾子的導線。小力的主要實驗步驟如下：
①把一根合金絲按圖所示連入電路，閉合開關，記錄電流表的示數I1；
②把合金絲對折后擰在一起，作為一段合金絲再接入原電路，閉合開關，記錄電流表的示數I2；
他比較數據，發(fā)現(xiàn)，于是得出結論：導體的電阻與導體的橫截面積有關；
（1）小力的探究過程中存在的問題是：　 　；
（2）請你針對小力探究過程中存在的問題，寫出改正措施：　 　；
（3）請你寫出實驗中需用電壓恒定電源的原因：　 　。
【答案】（1）改變了鎳鉻合金絲的長度
（2）在步驟①中將鎳鉻合金絲二分之一的長度接入電路中，閉合開關，記錄電流表的示數I1
（3）避免電源電壓對實驗結果的影響
【知識點】影響電阻大小的因素
【解析】【解答】 (1)小力的探究過程中存在的問題是： 改變了鎳鉻合金絲的長度 ，沒有控制兩次實驗時合金絲的長度相同。
(2)針對小力探究過程中存在的問題，改正措施： 在步驟①中將鎳鉻合金絲二分之一的長度接入電路中，閉合開關，記錄電流表的示數I1
(3)請你寫出實驗中需用電壓恒定電源的原因：保證電壓一定時， 比較通過不同導體的電流大小， 避免電源電壓對實驗結果的影響 。
【分析】 (1) 影響導體電阻大小變化的因素包括導體的材料、長度、橫截面積和溫度，導體對電流的阻礙作用就叫該導體的電阻，電阻是一個物理量，在物理學中表示導體對電流阻礙作用的大小。
(2)在材料、長度一定時， 橫截面積越大，電阻越小。
(3)在電壓一定時，導體的電阻越小，通過導體的電流越大。
16．如圖甲是用電流表測量電流的實物連接圖，請按要求回答：
（1）圖甲中電流表測量的是通過燈泡　 　的電流；
（2）如果要用電流表測通過燈和的總電流，且只允許移動一根導線，應將　 　的右端接在電流表的　 　接線柱上；（均選填“a”、“b”、“c”、“-”、“0.6”或“3”）
（3）甲、乙兩位同學在分組實驗中，閉合開關前，他們的電流表指針均指在零刻度處，當閉合開關試觸時，發(fā)現(xiàn)電流表指針擺動分別出現(xiàn)了如圖乙、丙所示的兩種情況，則乙的問題是　 　，丙的問題是　 　。
【答案】（1）L2
（2）b；-
（3）電流表正、負接線柱接反；所選量程太大
【知識點】電流的測量及電流表的使用
【解析】【解答】（1）根據圖甲實物圖，電流表與燈泡L2串聯(lián)，測量燈泡L2的電流。
（2）若電流表測通過L1和L2的總電流，則電流表串聯(lián)在干路上，應將導線“b”的右端改接在電流表的“-”接線柱上，使電流表串聯(lián)在干路上。
（3）乙圖中，指針反轉，連接電流表時，電流表正負接線柱接反了。
丙圖中，電流表指針偏轉角度太小，是電流表選擇的量程太大。
【分析】（1）電流表和所測量的位置串聯(lián)；
（2）電流表測量干路電流時，串聯(lián)在干路上，使支路電流都通過電流表；
（3）電流表的接線柱要正入負出；電流表指針偏轉角度較小時，換用較小量程測量。
（1）由電路實物圖可知，電流表與燈泡L2串聯(lián)，由此可知電流表測通過燈泡L2的電流。
（2）要用電流表測通過L1和L2的總電流，就要電流表串聯(lián)在干路上，則由甲圖可知，應將導線“b”的右端接在電流表的“-”接線柱上。
（3）[1]乙圖中的指針反轉，說明出現(xiàn)的問題是：電流表正負接線柱接反了。
[2]丙圖中的指針偏轉角度太小，說明出現(xiàn)的問題是：電流表選擇的量程太大。
鞏固訓練
1．小溫把兩個小燈泡和電表連成了如圖所示的電路，若電源電壓恒定，先閉合S1，再閉合S2，兩表示數變化正確的是（　　）
A．電壓表示數不變，電流表示數變大
B．電壓表示數不變，電流表示數變小
C．電壓表示數變小，電流表示數變小
D．電壓表示數變小，電流表示數變大
【答案】A
【知識點】歐姆定律及其應用；電路的動態(tài)分析
【解析】【分析】首先確定電器元件的串并聯(lián)關系，以及電表所測的物理量，然后根據歐姆定律，結合串并聯(lián)電路的特點分析判斷。
【解答】根據圖片可知，當只閉合S1時，電路力只有燈泡L2，此時電流表測通過它的電流，電壓表測它的電壓。
那么此時電流表的示數為：，此時電壓表的示數等于電源電壓。
再閉合開關S2時，兩個燈泡并聯(lián)，電流表測干路電流，電壓表仍然測L2的電壓。
此時電流表的示數為：，電壓表的示數仍然等于電源電壓。
比較可知，電壓表的示數保持不變，而電流表的示數變大。
故選A。
二、填空題
2．實驗中，小科連接了如圖所示的電路，電源電壓為且保持不變，為定值電阻。某次實驗中電壓表示數為，則此時滑動變阻器接入阻值與之比為　 　。若電阻，滑動變阻器的最大阻值為。她所選用的電壓表量程為，電流表量程為。為了保證電路安全，實驗中滑動變阻器接入電路的阻值范圍是　 　。
【答案】1：2；2Ω≤R2≤8Ω
【知識點】電阻和電阻的串聯(lián)、并聯(lián)；歐姆定律及其應用
【解析】【分析】由電路圖可知，定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測量電路總電流。
【解答】電壓表示數為2V，則定值電阻兩端的電壓是6V-2V=4V根據可知，串聯(lián)電路中的電流是相等的，所以此時滑動變阻器R2接入阻值與R1之比為
當電流表示數為時，滑動變阻器接入電路中的電阻最小，根據歐姆定律可得，電阻R1兩端電壓串聯(lián)電路的總電壓等于各分電壓之和，所以滑動變阻器兩端的電壓
滑動變阻器連入電路的電阻最小為當電壓表示數最大為時，R1兩端電壓為電路電流為
滑動變阻器接入電路的電阻最大為，故滑動變阻器接入電路的阻值范圍是2Ω~8Ω。
三、實驗探究題
3．小星利用如圖甲所示電路測量小燈泡的電阻，小燈泡正常工作時電壓為2.5V
（1）請根據圖甲的實驗電路圖，在圖乙中用筆畫線代替導線完成實物電路的連接；
（2）閉合開關前，應先將滑動變阻器的滑片調節(jié)到　 　(選填“A”或“B”)端：小星仔細檢測過所有器材后才開始用導線連接器材實驗，閉合開關后發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數，而電壓表滿偏，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的可能原因是 　 　。
（3）排除故障后，小星閉合開關時，電壓表示數為1.5V，電流表示數如圖丙所示，讀數為　 　A，接下來移動滑動變阻器的滑片測出多組電壓、電流數值如下表格，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻為　 　Ω(保留一位小數)；
實驗次數 1 2 3
電壓 (V) 1. 5 2.5 3.0
電流 (A) 　 0.3 0.32
（4）小星想繼續(xù)測量未知定值電阻的阻值，利用如圖丁所示的電路對定值電阻R 進行測量，已知滑動變阻器的最大阻值為R，實驗步驟如下：
①將滑動變阻器的滑片移至最左端時，電壓表的讀數為U；
②將滑動變阻器的滑片移至最右端時，讀出電壓表示數為U1；
③待測電阻的阻值表達式為 　 　(用已知量和測量量表示)；
【答案】（1）
（2）B；燈泡斷路
（3）0.24；8.3
（4）
【知識點】歐姆定律及其應用；探究電流與電壓、電阻的關系實驗；伏安法測電阻的探究實驗
四、綜合題
4．如圖所示電路，電源電壓保持不變，電阻R1=10Ω，R2=5Ω。當開關S1、S2都斷開時，電流表示數為0.20A。當開關S1、S2都閉合時，電流表示數為0.40A。
求：
（1）電源電壓。
（2）R3的阻值。
（3）只閉合S2時，電流表的示數為多少？
【答案】（1）設電源電壓為U，U=IR=I(R1+R2)=3V
（2）電阻R1中的電流： I1= =0.3A；
I3=I'-I1=0.1A
R3= =30Ω；
（3）I'1= =0.3A
【知識點】歐姆定律及其應用
【解析】【分析】（1）當開關S1、S2都斷開時，電阻R1與R2串聯(lián)，根據U=IR總計算電源電壓即可；
（2）當開關S1、S2都閉合時，電阻R1與R3并聯(lián)。首先根據 計算出通過電阻R1電流，然后根據并聯(lián)電路的電流規(guī)律I3=I'-I1計算出通過電阻R3的電流，最后根據歐姆定律 計算出R3的阻值；
（3）只閉合S2時，只有電阻R1工作，根據公式計算出電流表的示數即可。
5．在道路上，闖紅燈拍照設備隨處可見，這種設備工作室會拍攝在路口指示燈為紅燈時，開過道路的車的照片。其工作原理圖如下，已知光控開關接收到紅燈發(fā)出的光時，會自動閉合，
壓力開關受到機動車的壓力時會閉合，攝像系統(tǒng)在電路接通時可自動拍攝。請根據所學學知識解釋其工作原理。
【答案】解：光控開關在紅燈時閉合，壓力開關受到壓力閉合，電磁鐵通電產 生磁性，工作電路接通，攝像頭工作拍攝，
【知識點】電磁鐵的其他應用
【解析】【分析】電磁鐵有無磁性是控制攝像系統(tǒng)是否工作的關鍵。而電磁鐵有無磁性由光控開關和壓力開關共同決定，分析兩個開關對電磁鐵的控制，然后再描述電磁鐵對攝像系統(tǒng)的控制即可。
【解答】光控開關在紅燈時閉合，壓力開關受到壓力閉合，電磁鐵通電產 生磁性，工作電路接通，攝像頭工作拍攝，
6．某同學發(fā)現(xiàn)不少商場洗手間為顧客提供干手器（如圖甲），他也想設計并制作一款干手器供學校使用。
（1）某同學利用電磁繼電器設計了電路圖（如圖乙所示），實現(xiàn)自動化控制。閉合開關S、后，干手器感應到手伸入時，感應開關閉合，電動機開始工作。此時電磁鐵上端為　 　極，圖丙中的光敏電阻　 　（填“①”或“②”）符合他的設計要求。
（2）若全校師生均使用熱風干手，一周累計10000次，按照某同學的設計圖及干手器參數表計算干手器一周消耗的總電能。
干手器參數
額定電壓 220伏
電動機額定功率 50瓦
加熱功率 950瓦
工作時間 18秒
【答案】（1）N；①
（2）解：此時的總功率P總=P動+P熱；
干手器一周消耗的電能。
答：干手器一周消耗的總電能為。
【知識點】歐姆定律及其應用；通電螺線管的極性和電流方向的判斷；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）根據安培定則判斷磁極，根據歐姆定律分析結合電磁鐵的磁性與電流大小有關分析；
（2）首先將加熱功率和電機功率相加得到吹熱風時的總功率，再根據W=Pt計算電能。
【解答】 （1）①根據圖乙可知，電流從上方流入，線圈中的電流指向右側，由安培定則可知，電磁鐵的上端為S極；
②干手器感應到手伸入時，光強減小，此時感應開關閉合，說明電流變大，則電阻減小，因此①符合他的設計要求。
7． 圖甲為自動氣象站中的測溫裝置，它的測溫電路可簡化為圖乙，其中的“恒流源”是一個能提供恒定電流的特殊電源，即電阻R變化時，通過R的電流大小保持不變。測溫時是通過數字電壓表的示數來反映環(huán)境的溫度、
（1）已知電阻R的阻值隨溫度的變化規(guī)律如圖丙所示，則每升高1攝氏度，R的阻值增大　 　歐姆。
（2）某次環(huán)境溫度從20攝氏度上升到30攝氏度，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數變化了8毫伏。當電壓表的示數為216毫伏時，環(huán)境溫度為多少攝氏度 (寫出計算過程)
（3）已知當溫度的變化值相同時，電壓表示數的變化值越大，該測溫裝置的靈敏度越高。若要提高該測溫裝置的靈敏度，可換一個電流值　 　(選填"更大"或"更小")的恒流源。
【答案】（1）0.4
（2）流過電阻R的電流不變，根據U=IR，則△U=I△R，由圖可知，20攝氏度上升到30攝氏度時，△R=4歐，所以I=2毫安，電壓表示數為216毫伏，據U=IR得到R=108歐，對應溫度為20攝氏度。
（3）更大
【知識點】歐姆定律及其應用
【解析】【分析】（1）根據圖丙分析電阻與溫度變化量之間的關系。
（2）根據（1）中所得規(guī)律，計算電阻變化量，結合歐姆定律計算恒流源電流大小，得出電阻大小后根據圖丙讀出溫度。
（3）根據“電壓表示數的變化值越大，該測溫裝置的靈敏度越高”可知，要提高靈敏度則需增大電壓變化值，由歐姆定律可知，應增大電流。
【解答】（1）由圖丙可知，溫度每升高20℃，電阻增大8歐姆，可知溫度升高1℃電阻的變化量為。
（3）由U=IR可知，電阻變化一定時，電流值越大，電壓變化值越大，靈敏度越高。
8．某電熱敷眼罩如圖甲所示，有高溫、中溫和低溫三個檔位，圖乙是內部簡化電路圖， 為加熱電阻，其中 的阻值均為10Ω，通過旋轉開關可以實現(xiàn)檔位切換，正常工作時電壓為5V。
（1）該電熱敷眼罩可以緩解眼部疲勞，它通過發(fā)熱元件對眼部加熱，有助于擴張血管，增加血流量，進而改進眼部血液循環(huán)，為眼部組織細胞的生命活動提供更多的　 　。
（2） 旋轉開關轉至　 　(選填“ab”、 “bc”、 “cd”或“de”)時， 電熱敷眼罩處于高溫檔工作理由是： 　 　。
（3）若旋轉開關轉至 de時，電路中總電流為0.9A，則 的大小是多少
（4）旋轉開關轉至 cd時，求電熱敷眼罩的功率。
【答案】（1）氧氣和營養(yǎng)物質
（2）de；此時電路中 R2和R3并聯(lián)，電路中總電阻最小，由公式可知電路總功率最大
（3）解： 答： 的大小為12.5Ω
（4）解：開關在 cd時， 電路中僅接入
答：此時電熱敷眼罩的電功率為2.5w
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用；常用電熱器
【解析】【分析】（1）血液與組織細胞進行物質交換，將氧氣和營養(yǎng)物質給組織細胞，組織細胞將二氧化碳等代謝廢物給血液。
（2）分析開關連接不同位置的等效電路圖，根據判斷檔位問題。
（3）并聯(lián)電路干路電流等于支路電流之和，支路電壓等于電源電壓。
（4）根據（2）中分析的等效電路，結合計算功率。
【解答】（1）血液能為組織細胞帶來氧氣和營養(yǎng)物質，帶走代謝廢物。
（2）由圖乙可知，接ab時，電路為斷路狀態(tài)；接bc時，串聯(lián)；接cd時，為的簡單電路，接de時，為和的并聯(lián)電路，并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任何一個電阻，由可知，此時電路的總功率最大，為高溫檔。
9． 在科技展覽會上，一款名為“智靈號”的智能機器人吸引了眾多觀眾的目光。這款機器人集物理、化學和生物等技術于一體，展現(xiàn)了人類科技的最新成果。請你根據所學的初中科學知識，回答以下關于“智靈號”的問題。
（1）“智靈號”機器人的視覺系統(tǒng)采用了高清攝像頭，能夠清晰地識別物體的顏色和形狀。攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡，利用的成像原理是　 　。
（2）“智靈號”機器人的外殼采用了高強度的鋁合金材料。鋁合金適合用于機器人的外殼優(yōu)點是　 　。(答出一點)
（3）“智靈號”機器人使用鋰電池作為動力源。已知該電池的部分參數如表所示。如圖所示的兩個充電器，一個標注“輸出5V 600mA”，另一個標注“輸出5V 4A”；其中有一個是快速充電器，假設充電效率為90%，選用快速充電器將上述電池從20%充滿需要多少 min。(寫出計算過程)
電池名稱 鋰離子電池
電壓 3.7V
容量 4500mA·h
（4）鋰電池的使用需要考慮其對環(huán)境的影響，要及時回收和處理。鋰電池會造成環(huán)境污染的原因是　 　.(答出一點即可)
【答案】（1）u>2f時成倒立縮小的實像 (寫出成倒立縮小的實像，成縮小的實像；凸透鏡成像規(guī)律均給分)
（2）鋁合金密度比較小，等體積時質量小； (鋁合金有氧化物保護膜，不容易被氧化；硬度大)等(答出一點，合理即可)
（3）W=UIt=3.7V4.5A3600S=59940J
W充=W/η=59940J/0.9=66600J
t=W/P=W/(UI)=(66600J0.8)/(5V4A)=2664S=44.4min
（4）鋰電池中含有有毒化學物質，會污染土壤和水體。(答出一點，合理即可)
【知識點】凸透鏡成像的應用；機械效率的計算；電功計算公式的應用；新型金屬材料
【解析】【分析】（1）物距大于兩倍焦距時，物距大于像距，成倒立縮小的實像，是照相機、攝像機的原理。
（2）鋁合金密度小，體積一定時，可以減輕機器人的質量。
（3）利用所給參數計算電池儲存的能量，結合機械效率計算所消耗的電能，再根據功率計算時間。
（4）鋰電池中含有有毒物質，沒有妥善處理會造成環(huán)境污染。
【解答】（1）照相機成倒立、縮小的實像，物距大于兩倍焦距。
（2）鋁合金表面有致密的氧化鋁保護膜，不易被氧化，且鋁合金的密度小，機器人的質量輕。
（4）鋰電池中含有重金屬離子等有毒物質，會造成水體、土壤污染。
10．用兩種不同充電樁，對同一輛純電動汽車充滿電的相關數據如下表，不計充電過程中的能量損失。
充電樁 電池初始狀態(tài) 充電電壓/V 充電電流/A 充滿電的時間/h
普通充電樁 相同 220 30 10
快充充電樁 600 100 　
（1）一輛電車的質量為1500千克，輪胎與地面的接觸面積總和為0.2平方米，停在水平地面上對地面的壓強為多少
（2）用普通充電樁充滿電，消耗的電能為多少千瓦時
（3）用快充充電樁充滿電，需要多少小時
（4）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。為解決此問題，除用快充充電樁充電外，再提出一種設想。
【答案】（1）解：電車對地面的壓力為：F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N；
電車對地面的壓強：。
（2）解：普通充電樁充滿電，消耗的電能
W=UIt=220V×30A×10h=6600W×10h=6.6kW×10h=66kW h。
（3）解：用快充充電樁充滿電，消耗的電能不變，W=66kW h；
則充電時間為：。
（4）多安裝一些充電樁，設立電池交換站等
【知識點】壓強的大小及其計算；電功計算公式的應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據F=G=mg計算電車對地面的壓力，再根據計算電車對地面的壓強；
（2）根據W=UIt求出用普通充電樁充滿電，消耗的電能；
（3）使用普通充電樁充滿電和使用快充充電樁充滿電所消耗的電能相同，根據求出用快充充電樁充滿電，需要的時間；
（4）根據題中的存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題分析解答。
【解答】（4）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。采用快充可以減小充電時間，多安裝一些充電樁可以解決充電樁緊缺。
11．圖甲是小金測試“坐位體前屈”的情景，將其電路簡化如圖乙所示，通過電壓表的示數來反映前屈的成績(滑動變阻器足夠長)。
資料1：“恒流源”是一個特殊電源，工作時無論怎么移動滑片，如圖電路中電流即電流表示數保持不變。
資料2：測試前，滑片P在電阻最左端，向前推滑塊相當于向右移動變阻器滑片；電阻Rp的阻值隨長度的變化規(guī)律如圖丙所示，向右移動滑片使電阻 Rp的長度從1厘米推到2厘米，電壓表的示數變化了0.1伏。
請回答：
（1）根據資料1，小金向前推滑塊，電壓表的示數　 　(填“變大”“變小”或“不變”)。
（2）根據資料1、2，當滑片P移動到最左端時，電流表的示數為　 　安。
（3）小金測試時，滑塊向前推動的距離為20厘米時，求此時滑動變阻器 Rp消耗的電功率。
（4）若推動滑塊的長度變化值相同時，電壓表示數的變化值越大，該裝置的靈敏度越高。若要增大該裝置的靈敏度，可適當　 　(選填“增大”或“減少”)恒流源的輸出電流。
【答案】（1）變大
（2）0.1
（3）解： 此時滑動變阻器 Rp消耗的電功率P=I2Rp= (0.1安)2×20歐=0.2瓦，
（4）增大
【知識點】歐姆定律及其應用
【解析】【分析】（1）根據乙圖確定變阻器接入阻值的變化，根據U=IR分析電壓表的示數變化；
（2）根據丙圖確定電壓表的示數變化0.1V時變阻器變化的阻值，根據計算電流表的示數；
（3）根據丙圖計算此時變阻器的阻值，根據P=I2R計算變阻器的電功率；
（4）根據U=IR分析恒流源輸出電流的變化即可。
【解答】（1） 根據乙圖可知，定值電阻R與變阻器Rp串聯(lián)，電壓表測變阻器的電壓。
根據資料1，小金向前推滑塊，變阻器接入的阻值變大，
根據U=IR可知，此時電壓表的示數變大。
（2）根據丙圖可知，當變阻器接入30cm時，接入的阻值為30Ω，則
向右移動滑片使電阻 Rp的長度從1厘米推到2厘米時變化的電阻；
則通過變阻器的電流為：；
因為電流恒定不變，所以 當滑片P移動到最左端時，電流表的示數為0.1A。
（4） 若推動滑塊的長度變化值相同時， 則變阻器增大的電阻相同。根據U=IR可知，此時電壓表的示數變大，說明通過恒流源的輸出電流變大。
12．小科同學購置了一臺電熱水器，銘牌信息如表所示。電熱水器的簡化電路圖如圖甲所示，S1 是手動開關，S2是溫控開關，置于熱水器水箱內部當水溫低于40℃時S2自動閉合，此時為加熱狀態(tài)；水溫達到73℃時S2自動斷開，此時為保溫狀態(tài)，R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲。為確保安全，他還為電熱水器安裝了漏電保護器，如圖乙所示，當I1和I2的差值達到一定值時，漏電保護器內部的自動開關就會立即斷開，短時間內允許通過人體的最大電流為30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
額定電壓 220V
加熱功率 2200W
保溫功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）為確保人體觸電后漏電保護器會立即斷開電路，其允許通過的電流差值最大為　 　。
（2）求電阻R1的阻值。
（3）若不計能量的損失，求開關S2從自動閉合到自動斷開過程所需的時間。
【答案】（1）30mA
（2）解：兩開關都閉合時，兩電阻并聯(lián)，只閉合S1時，電路為R1的簡單電路，
根據并聯(lián)電阻的規(guī)律結合可知，
兩開關都閉合時，電功率大，為加熱擋，
只閉合S1時，為保溫擋，保溫功率為110W，
故電阻R1的阻值。
（3）解：滿箱水的質量；
水溫從40℃達到73℃時水吸收的熱量：=5.544×106J；
若不計能量的損失，開關S2從自動閉合（加熱狀態(tài)）到自動斷開過程所需的時間 。
【知識點】電功率計算公式的應用；電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】 （1）根據已知條件結合I1=I2+I3分析回答；
（2）分析開關轉換時電路的連接，根據電阻并聯(lián)的規(guī)律結合得出不同檔位電路的結構，根據得出R1大小；
（3）根據密度公式得出滿箱水的質量，根據吸熱公式得出水溫從40℃達到73℃時水吸收的熱量，根據W=Pt得出開關S2從自動閉合（加熱狀態(tài)）到自動斷開過程所需的時間。
【解答】 （1）當I1和I2的差值達到一定值時，漏電保護器內部的自動開關就會立即斷開，
短時間內允許通過人體的最大電流為30mA，
根據乙圖可知，I1=I2+I3，
為確保人體觸電后漏電保護器會立即斷開電路，其允許通過的電流差值最大為I1-I2=30mA=0.03A。
13． 智能家居已經悄然走入我們的生活，智能掃地機器人(如圖甲)可通過灰塵傳感器自動尋找灰塵清掃，通過電動機旋轉產生高速氣流將灰塵等吸入集塵盒；圖乙為其自動開始掃地的工作原理圖，當地面灰塵增多，使空氣的透光程度減弱，使照射到光敏電阻上的光照強度減弱，改變電磁鐵的磁性，從而達到自動控制工作。控制電路電源電壓U為4.5伏，定值電阻 歐，R為光敏電阻，其阻值
隨光照強度 E(單位 cd)的變化如圖丙所示，如下表為其部分工作參數(注：電池容量指工作電流與工作總時間的乘積，電磁鐵線圈電阻忽略不計)
額定工作電壓 12 伏
額定功率 30 瓦
電池總容量 2.5 安時
待機指示燈額定功率 6 瓦
（1）白天，當機器人光敏電阻上的光照強度為3cd時，它就會開始掃地。求此時控制電路中R0兩端的電壓。
（2）為了能使掃地機器人長時間掃地，電動機不能過熱工作，可通過其自帶的智能開關將工作電路設定為掃地30分鐘，然后待機 6 分鐘，如此循環(huán)工作。求掃地機器人掃地30分鐘再待機 6 分鐘共消耗的電能大小。
（3）小明若想讓家里的地面灰塵更少，他應該對掃地機器人的控制電路如何改進　 　。
【答案】（1）解： 當光照強度為為 3cd 時， 光敏電阻R=6.0Ω
（2）掃地30min消耗的電能為：
待機6min 消耗的電能為：
掃地30min和待機 6min 消耗的總電能：
（3）應該用阻值較大的電阻替換定值電阻R0
【知識點】歐姆定律及其應用；電磁繼電器的組成、原理和特點；電功計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據圖丙讀出電阻的阻值，結合歐姆定律計算電流和電壓。
（2）分別計算掃地和待機時消耗的電能，將兩部分電能加在一起，即為消耗的總電能。
（3）電磁繼電器的改進中，一般保持控制電路的電流不變，通過改變電路中其他電阻的阻值或者電源電壓來實現(xiàn)條件的改變。
【解答】（3）灰塵更少，即光照強度更大，由圖丙可知，光敏電阻的阻值更小，為了使控制電路中電流不變，可增大定值電阻的阻值。
14．圖甲是用某款3D打印筆進行立體繪畫時的場景，打印筆通電后，筆內電阻絲發(fā)熱使筆內繪畫材料熔化；加熱電路簡化后如圖乙所示，電源電壓恒為6V，R1和為發(fā)熱電阻絲，高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，R1=4Ω，忽略電阻絲阻值隨溫度變化，求：
（1）低溫檔工作時，通過R1的電流；
（2）低溫擋的功率；
（3）R2的電阻值。
【答案】（1）解：電源電壓恒為6V，R1=4Ω，
低溫檔時只有R1單獨工作，則通過R1的電流為：；
（2）解：只閉合S1時低溫擋工作，此時電路為只有R1的簡單電路，
則低溫擋的功率為：；
（3）解：因為高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，
所以，
S1、S2都閉合時為高溫擋，此時R1、R2并聯(lián)，
因R1前后電壓不變，電阻不變，所以功率不變，
故R2的功率為：P2=P高-P低=12W-9W=3W，
則R2的電阻值為：。
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）低溫擋時根據求出此時線路中的電流。
（2）根據P=I2R求出此時的電功率。
（3）根據高溫擋和低溫擋的功率比為4：3，可求出高檔時的電功率和R2的功率，根據求出R2。
15．有一種電加熱恒溫箱，工作原理如圖a所示，控制電路由電壓 的電源、電磁繼電器 (線圈電阻]R線=20Ω)、滑動變阻器 R0 (50Ω 1A)和熱敏電阻 R1組成。工作電路由電壓為1 的電源、阻值為48.4Ω的電熱絲R2組成。當控制電路中的電流達到0.05A時，銜鐵被吸下來，觸點處斷開，工作電路停止工作，當控制電路中的電流小于0.05A時，銜鐵被彈回，觸點處接通，加熱電路正常工作。熱敏電阻 的阻值隨溫度變化關系如圖b所示。
（1）分析圖b可知，熱敏電阻R1的阻值隨溫度的升高而　 　。
（2）工作電路正常工作1min，求電熱絲R2產生的熱量。
（3）通過調節(jié)控制電路中滑動變阻器R0接入電路的阻值，就能調節(jié)恒溫箱中需要設定的不同溫度，則恒溫箱能夠設定的最高溫度值是多少 (寫出解答過程)
（4）若要提高恒溫箱能夠設定的最高溫度值，請說出兩種改進方法：　 　。
【答案】（1）減小
（2）工作電路正常工作1min，電熱絲R2產生的電熱：
（3）解： 50Ω，由圖b可知，恒溫箱能夠設定的最高溫度值是
（4）減小，U1的值或增大R0的最大阻值
【知識點】歐姆定律及其應用；電磁繼電器的組成、原理和特點；熱量的計算
【解析】【分析】（1）由觀察圖b，圖像越往右說明溫度越高，電阻的圖像越往下，說明電阻越小。
（2）根據計算產生的熱量。
（3）串聯(lián)電路總電阻等于電路中國各用電器電阻之和。
（4）電磁繼電器的改進中，可以從保持電路中電流不變入手分析。
【解答】（1）由圖b可知，溫度升高，熱敏電阻的阻值減小。
（4）提高最高溫度，熱敏電阻阻值減小，保持電路中電流不變，可以減小電源電壓或增大定值電阻的阻值。
16．超載存在安全隱患，交通部門常用“地磅”檢測貨車是否超載。圖甲是小東設計的模擬地磅原理的簡化電路圖，電源電壓恒為3V，定值電阻R0規(guī)格可選，電壓表 (選0~3V量程)，力敏電阻R的阻值隨所受壓力 F變化關系如圖乙所示。上方緊密連接一輕質絕緣平板，檢測時將貨車模型靜置于其上。
（1）若貨車模型總質量為0.5kg，此時力敏電阻R的阻值為 　 　Ω；
（2）如果用圖甲所示電路檢測，當定值電阻 R0一定時，靜置在絕緣平板上的貨車模型總質量越大，電壓表示數越　 　；
（3）小楓將電壓表改接到定值電阻R0兩端后，如圖丙所示，且將電壓表2V刻度線處設置為貨車模型總質量最大值，超過此刻度線代表超載。如果設定檢測的貨車模型總質量不超過2kg， 則 Ro阻值應為 　 　Ω。
（4）交通部門為預防因超載引發(fā)的交通事故，嚴禁貨車超載的原因：　 　。(請從慣性角度分析原因)
【答案】（1）2000
（2）小
（3）1000
（4）當超載的汽車質量越大時，慣性越大，急剎車后滑行距離大，容易產生交通事故。
【知識點】慣性；串、并聯(lián)電路的電壓特點；歐姆定律及其應用
【解析】【分析】（1）貨車水平放置在力敏電阻上，壓力等于重力。
（2）串聯(lián)電路各用電器兩端電壓之和等于電源電壓，電阻越大，分壓越大。
（3）利用串聯(lián)電路電壓比等于電阻比，結合圖乙計算阻值。
（4）分析時要注意慣性只與質量有關。
【解答】（1）質量為0.5kg，重力為，壓力等于重力，由圖乙可知，當壓力為5N時，力敏電阻的阻值為2000歐姆。
（2）貨車模型的質量越大，壓力越大，由圖乙可知，力敏電阻的阻值越小，由串聯(lián)分壓的特點可知，電阻越小，其兩端的分壓越小，故電壓表示數越小。
（3）當貨車模型的總質量為2kg時，壓力為20N，由圖乙可知，此時力敏電阻的阻值為500歐姆，電壓表測量定值電阻兩端電壓，當電壓表示數為2V時，力敏電阻兩端的電壓為，串聯(lián)電路電壓比等于電阻比，可知，解得。
（4）慣性大小與物體的質量有關，質量越大，慣性越大，若貨車超載時遇到緊急情況，車很難停下來，容易導致交通事故的發(fā)生。
17．科技小組的同學們利用電磁學知識設計了一個電路，如圖甲所示。圖甲電路中電源電壓保持不變，指示燈的規(guī)格均為“12V 16W”，R0為定值電阻，左轉或右轉指示燈單獨閃爍時，電壓表兩端實際電壓隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。設指示燈的電阻不變，閃爍規(guī)律為正常發(fā)光與較暗，電磁鐵線圈為45Ω，銜鐵的電阻不計。根據所有信息，完成下列問題：
（1）求指示燈的電阻；
（2）求電源電壓；
（3）求定值電阻R0的阻值；
（4）若指示燈交替閃爍時間和頻率與電流大小無關，當轉向開關S與觸點“4”和“5”接通，在0～0.9s這段時間內，電阻R0上消耗的電能為 J（保留兩位小數）；
（5）若轉向開關S與觸點“3”和“4”接通，則下列現(xiàn)象正確的是 。
A.L1與L2一直正常發(fā)光
B.電壓表示數變小
C.電路中電流增大
D.L1與L2不再閃爍
【解答】解：（1）指示燈的規(guī)格均為“12V 16W”，它的電阻為：；
（2）當轉向開關S與觸點“2”和“3”接通，銜鐵沒有被吸下時，定值電阻R0、電磁鐵線圈與左轉指示燈L1串聯(lián)，此時電路的總電阻最大；
由I可知，電路中的電流最小，由P＝UI＝I2R可知，燈泡L1的實際功率變小，微弱發(fā)光；
由于電流通過電磁鐵，電磁鐵具有了磁性，會將銜鐵拉下來，使動觸點A與靜觸點B接觸，從而導致電阻R0和電磁鐵短路，此時燈泡兩端的電壓為電源電壓，燈泡正常發(fā)光，所以電源電壓為12V，左轉指示燈L1正常發(fā)光，電磁鐵被短路后沒有了磁性，銜鐵在彈簧的作用下動觸點與靜觸點再次分離，如此反復，就實現(xiàn)了指示燈亮暗的交替閃爍；
（3）燈泡微弱發(fā)光時，定值電阻R0、電磁鐵線圈與左轉指示燈L1串聯(lián)，由圖乙可知，此時定值電阻R0兩端的電壓U0＝9.6V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時燈泡L1和電磁鐵線圈的總電壓：U1＝U﹣U0＝12V﹣9.6V＝2.4V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，由歐姆定律有：，
解得定值電阻R0的阻值：R0＝216Ω；
（4）當轉向開關S與觸點“4”和“5”接通時，右轉指示燈L2亮暗的交替閃爍，由圖乙可知，交替工作的周期為0.3s，一個周期內電阻R0通過電流的時間為0.1s，在0～0.9s這段時間內，電阻R0通電時間t＝0.3s，
則電阻R0上消耗的電能：W0＝U0It＝9.6VA×0.3s＝0.128J≈0.13J。
（5）轉向開關S與觸點“3”和“4”接通時，
AD.L1與L2也會交替發(fā)光，和（2）解釋的原理相同，所以AD錯誤；
BC.電壓表測量R0兩端的電壓，據U＝IR0，R0一定，由于兩個燈為并聯(lián)關系，電阻最小，總電壓不變情況下，電路中電流最大，所以R0兩端電壓變大，所以B錯誤，C正確；
故選：C。
答：（1）指示燈的電阻為9Ω；（2）電源電壓為12V；（3）定值電阻R0的阻值為216Ω；（4）0.13；（5）C。
18．如圖所示電路，電源電壓恒定，當電路正常時，電流表的示數為3.0安，電流表的示數為1.0安，電壓表V的示數為4.0伏；當三個電阻中，其中某一個電阻發(fā)生了故障，則電壓表V的示數變?yōu)?伏，電流表的示數相等且不為零。則
（1）哪一個電阻發(fā)生何種故障？
（2）發(fā)生故障后電阻消耗的電功率為多少瓦？
【答案】（1）斷路
（2）16W
【知識點】電路的動態(tài)分析；電功率計算公式的應用
19．如圖甲是一種無葉吹風機，它與傳統(tǒng)吹風機最大的區(qū)別是沒有“葉”。啟動時，底座中的電動機將空氣從進風口吸入，吸入的空氣經壓縮后進入環(huán)形空腔，再從環(huán)形空腔上的細縫中高速吹出。
部件 功率/W
電動機 100
電熱絲 1500
（1）出風口的氣流加快且穩(wěn)定流動時，出風框外圍的空氣會被大氣壓壓入中心氣流，風量被顯著放大3倍之多，其原理是流速大，　 　；
（2）吹風機高溫檔下，電熱絲內能增加，該內能改變的方式屬于　 　；
（3）該吹風機電路簡化圖如圖乙所示，各項參數如表1所示，吹風機在高溫檔工作3分鐘消耗的電能為　 　。
【答案】（1）壓強小
（2）做功
（3）
【知識點】流體壓強與流速的關系；物體內能的改變方法；電功計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據流體壓強與流速關系；
（2）改變內能的方式包括做功和熱傳遞。
（3）根據W=Pt計算電能。
【解答】（1）無葉風扇中心氣體流速大，壓強小，出風框外圍的空氣在大氣壓作用下被壓進中心氣流中，這就是無葉風扇的工作原理。
（2）通電時，電熱絲內能增加是電流做功轉化為內能，該內能的改變方式屬于做功。
（3）使用吹風機在高溫檔工作時，電路的總功率
吹風機在高溫檔工作3分鐘消耗的電能為
（1）無葉風扇中心氣體流速大，壓強小，出風框外圍的空氣在大氣壓作用下被壓進中心氣流中，這就是無葉風扇的工作原理。
（2）通電時，電熱絲內能增加是電流做功轉化為內能，該內能的改變方式屬于做功。
（3）使用吹風機在高溫檔工作時，電路的總功率
吹風機在高溫檔工作3分鐘消耗的電能為
20．小陽同學在科技月制作了一個多擋位電熱器模型。為了分析接入電路的電阻對電熱器的電功率的影響，他將電表接入電路中，其電路如圖所示，電源兩端電壓不變，。當開關S閉合，、斷開時，電壓表示數為，當都閉合時，電壓表示數為，已知；兩種狀態(tài)時，消耗的功率最大值和最小值之比為；的最小功率為0.9W。請你幫小陽完成下列問題。
（1）畫出上述兩個狀態(tài)的等效電路圖；
（2）計算電阻的阻值；
（3）計算電源兩端的電壓；
（4）計算這個電熱器模型最大擋位和最小擋位對應的功率分別是多少？
【答案】（1）
（2）題可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比為可得
即
可得
并聯(lián)時
解得
（3）串聯(lián)時可得
解得
已知的最小功率為0.9W，可得
則電源電壓為
（4）這個電熱器模型最小擋位時，電路中的總電阻為
電功率為
這個電熱器模型最大擋位的電功率為
所以這個電熱器模型最小擋位和最大擋位對應的功率分別是7.2W、91.2W
【知識點】電路的動態(tài)分析；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）當開關S閉合，S1、S2斷開時，三電阻串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓；當S、S1、S2都閉合時，三電阻并聯(lián)，電壓表測電源的電壓，電流表測R1和R2支路的電流之和，據此畫出等效電路圖；
（2）根據并聯(lián)電路的電壓特點可知圖2中電壓表的示數和電源的電壓相等，根據串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律表示出U1：U2=3：8即可求出圖1的總電阻，根據歐姆定律求出圖1中電路中的電流，根據P=IR2表示出R2的最小電功率，根據表示出R2的最大總功率，利用R2消耗的功率最大值P大和最小值P小之比為4：1即可求出R2的阻值；（3）根據串聯(lián)電路的電壓特點求出圖1中R3的阻值，根據P=I2R表示出R3的最小功率即可求出電源的電壓；
（4）圖1中，電路中的電流最小，電路的總功率最小，根據求出電熱器的最小總功率；圖2中，三電阻兩端的電壓最大，電路的總功率最大，根據求出電熱器的最答總功率。
【解答】（1）當開關S閉合，、斷開時，電阻逐個順次連接，組成串聯(lián)電路；當S、、都閉合時，電流分三路分別流入電阻，即為并聯(lián)連接；兩個狀態(tài)的等效電路圖如圖：
（2）由題可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比為可得
即
可得
并聯(lián)時
解得
（3）串聯(lián)時可得
解得
已知的最小功率為0.9W，可得
則電源電壓為
（4）這個電熱器模型最小擋位時，電路中的總電阻為
電功率為
這個電熱器模型最大擋位的電功率為
所以這個電熱器模型最小擋位和最大擋位對應的功率分別是7.2W、91.2W。
（1）當開關S閉合，、斷開時，電阻逐個順次連接，組成串聯(lián)電路；當S、、都閉合時，電流分三路分別流入電阻，即為并聯(lián)連接；兩個狀態(tài)的等效電路圖如圖：
（2）由題可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比為可得
即
可得----------②
并聯(lián)時
解得
（3）串聯(lián)時可得
解得
已知的最小功率為0.9W，可得
則電源電壓為
（4）這個電熱器模型最小擋位時，電路中的總電阻為
電功率為
這個電熱器模型最大擋位的電功率為
所以這個電熱器模型最小擋位和最大擋位對應的功率分別是7.2W、91.2W。
21．養(yǎng)生壺的原理如圖所示，它有加熱和保溫兩檔。當加熱到設定溫度時，養(yǎng)生壺自動切換為保溫檔。（養(yǎng)生壺的部分參數如表所示）
壺的容積 1.5L
額定電壓 220V
加熱功率 1000W
保溫功率 44W
（1）R1和R2的阻值分別為　 　Ω和　 　Ω。
（2）如果養(yǎng)生壺的效率為70%，那么在標準大氣壓下要將滿壺的水從20℃加熱至沸騰，需要　 　分鐘。
【答案】（1）48.4；1051.6
（2）12
【知識點】電功率計算公式的應用；電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】 （1）養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)時，電路為R1的簡單電路，根據求出R1的阻值；當開關S1閉合、S2斷開時，R1與R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，養(yǎng)生壺處于保溫狀態(tài)，根據歐姆定律求出此時電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R2的阻值；
（4）知道滿壺水的體積，根據求出水的質量，在標準大氣壓下水的沸點為100℃，根據Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量，利用求出消耗的電能，根據求出需要的加熱時間。
【解答】（1）養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)時，電路為R1的簡單電路，則R1的阻值：R1===48.4Ω，
當開關S1閉合、S2斷開時，R1與R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，養(yǎng)生壺處于保溫狀態(tài)，
由I=可得，此時電路中的總電阻：R總===1100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以R2的阻值：R2=R總﹣R1=1100Ω﹣48.4Ω=1051.6Ω；（2）滿壺水的體積：V=1.5L=1.5dm3=1.5×10﹣3m3，
由可得，水的質量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg，
在標準大氣壓下水的沸點為100℃，
則水吸收的熱量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）=5.04×105J，由可得，消耗的電能：，
由可得，需要的加熱時間： 。
22．如圖甲所示為具有3D打印功能的3D打印筆。該打印筆通電后，筆內電阻絲發(fā)熱使筆內繪畫材料熔化，擠出熱融的塑料，然后在空氣中迅速冷卻，最后固化成穩(wěn)定的狀態(tài)。內部加熱電路簡化后如圖乙所示，R1和R2是相同的PTC 發(fā)熱電阻。單個 PTC的電阻與溫度的關系如表。
　 溫度/℃ 電阻/Ω
1 120 880
2 250 1210
3 360 2200
（1）有一種熔點較低(為120℃)的鎵基合金打印材料，當使用這種材料快速打印時，開關S2應處于　 　狀態(tài)；
（2）當使用這種鎵基合金打印材料緩慢打印時，求打印筆通過電流的大小；
（3）換了熔點為360℃合金打印材料該筆緩慢工作30分鐘，求消耗的電能。
【答案】（1）閉合
（2）
（3）
【知識點】電功計算公式的應用
【解析】【分析】（1）（2）由可知，當電源電壓一定時，電路電阻越大，功率越小，根據電路圖分析電路結構，結合并聯(lián)電路電阻規(guī)律和可知各擋位時電路的連接。
（3）由表中數據可知發(fā)熱電阻的阻值，根據求出打印筆的電功率。
【解答】（1）當兩個開關都閉合時，電路中兩個電阻并聯(lián)，電路的總電阻最小，當S閉合、S1斷開時，只有R1工作，電路的總電阻較大，由可知并聯(lián)時的總功率更大，緩慢打印時功率較低，所以S2應該處于斷開狀態(tài)。
（2）當使用這種鎵基合金打印材料緩慢打印時，只有R1=880Ω接入電路，此時的電流'
（3）換了熔點為360℃合金打印材料，該筆緩慢工作只有R'1=2200Ω接入電路，
30分鐘消耗的電能。
故答案為：（1）閉合。
（2）打印筆通過電流的大小為0.25A。
（3）消耗的電能39600J。
23．小科利用電磁繼電器設計了食鹽“自動封裝電路” (如圖)，兩個完全相同的電磁繼電器(電磁鐵分別為L1和L2)，電磁鐵的電阻和袋子質量忽略不計，托盤質量為0.5千克，R0為保護電阻，R為力敏電阻，其阻值與壓力的關系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
壓力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通過電磁鐵分別控制“食鹽添加系統(tǒng)”(通電時可向袋子內添加食鹽)和“封裝系統(tǒng)”(通電時可完成袋口的密封)，當袋中的食鹽達到一定的質量時封裝。
（1）【產品制作】根據電路的工作原理，則圖中A和B，哪一個是“封裝系統(tǒng)”：　 　(選填“A”或“B”) 。
（2）【裝置測試】控制電路的電源電壓U為6V，R0為20歐，電磁鐵的吸合電流為20毫安，則該電路可自動封裝的食鹽質量為多少
（3）【迭代升級】小學覺得可以對電路進行適當升級改造，適當增加控制“食鹽添加系統(tǒng)”的電磁鐵線圈匝數，可以實現(xiàn)先停止添加食鹽再完成封裝。請判斷小學的升級是否可行，并說明理由：　 　。
【答案】（1）B
（2）0.4
（3）適當增加控制“食鹽添加系統(tǒng)”的電磁鐵線圈匝數，可以增強電磁鐵的磁性，當電流較小時就可以停止添加實驗，但壓力不再改變，控制電路的電流不再改變，B永遠無法工作，不能完成封裝工作。
【知識點】歐姆定律及其應用；電磁繼電器的組成、原理和特點
【解析】【分析】食鹽重力較小時，電磁鐵的磁性較弱，不能吸引銜鐵，食鹽重力足夠大，電磁鐵吸引銜鐵，結合電路連接以及歐姆定律進行分析。
【解答】（1）當食鹽重力較小時，壓敏電阻較大電路中的電流較小，電磁鐵的磁性較弱，不能吸引銜鐵，則A通電而工作，是添加系統(tǒng)，當食鹽重力足夠大，電磁鐵吸引銜鐵，A電路斷開，B電路通電，則B是封裝系統(tǒng)。
（2）控制電路的電源電壓U為6V，Ro為20歐，電磁鐵的吸合電流I=20mA=0.02A，電路的總電阻為
根據串聯(lián)電路的知，壓敏電阻
根據表格中數據，食鹽和托盤的重力
則食鹽和托盤的質量
則食鹽的質量為
（3）適當增加控制“食鹽添加系統(tǒng)”的電磁鐵線圈匝數，可以增強電磁鐵的磁性，當電流較小時就可以停止添加實驗，但壓力不再改變，控制電路的電流不再改變，B永遠無法工作，不能完成封裝工作。
24．如圖甲是一個電子拉力計原理圖。硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（P與R1間的摩擦不計）。電壓表量程為0～3V，a、b是一根長為6cm的均勻電阻絲，阻值R1＝30Ω，電源電壓U＝6V。
（1）要保證電壓表能正常工作（即滑片P可移動到b端），電路中R0至少應為　 　Ω。
（2）已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F間的關系如圖乙所示，若R0＝45Ω，開關S閉合后，當電壓表指針指在0.8V處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為　 　N。
【答案】（1）30
（2）200
【知識點】歐姆定律及其應用
【解析】【分析】（1）電壓表正常工作的最大電壓為3V，此時R1的阻值也最大，根據計算出此時通過電路的電流，再根據串聯(lián)電路的電壓特點計算出R0兩端的電壓，最后根據再計算R0的阻值；
（2）當R0=45Ω時，根據計算出此時的總電流，根據U0=IR0計算此時R0的電壓，根據U1=U總-U0計算R1的電壓，接下來根據計算彈簧變化的長度，根據乙圖確定此時的拉力，進而推算拉力計的量程即可。
【解答】 （1）電壓表示數為3V時，
電路電流：，
此時電阻R0的阻值：；
（2）當R0=45Ω時，電路中的電流：，
∴R0的電壓：U0=IR0=0.08A×45Ω=3.6V，
∴R1兩端的電壓：U1=6V-3.6V=2.4V，
∴當電壓表實數為0.8V，即Uap=0.8V，
∴，
∴由圖乙可知，此時拉力為200N，
當金屬滑片P拉到B點時，ΔLmax=6cm，
由乙圖可知，此時拉力計最大值為600N，所以量程是0-600N。
25． 【項目名稱】制作煙霧報警器。
【相關資料】煙霧報警器內部由發(fā)射電路和接受電路組成(如圖甲所示)。發(fā)射電路發(fā)射的紅外光源會被外界煙塵粒子散射，煙的濃度越大，接受電路接收到的光強度越弱。接收電路能夠將光信號轉化為電信號，最后轉化為報警信號。
【項目任務】小組同學討論后，確定煙霧報警器的要求如下：
供電電源：6伏 報警電流：≥250毫安
功能：當環(huán)境中的煙霧濃度升高至一定值時，立刻報警鳴叫。
【方案設計】小組同學討論后，利用光敏電阻對煙霧報警器的接收電路部分進行設計，如圖乙所示，其中，光敏電阻的大小會隨著接收到的紅外光束的強弱發(fā)生變化。
（1）【器材選擇】根據上述要求，該興趣小組的同學從實驗室選擇所需器材，其中，電源電壓 恒為6伏，滑動變阻器規(guī)格為“2安 50歐”，要想實現(xiàn)煙霧報警器的功能，他們選擇的光敏電阻 Rx的阻值大小隨光照強度變化的圖像應為
A． B．
C． D．
（2）【項目調試】該組同學組裝好電路后開始測試，閉合開關S，發(fā)現(xiàn)當通過線圈的電流為200毫安時，報警器就開始工作，此時滑動變阻器的阻值 歐(線圈電阻不計)。在光照強度不變的情況下，為了符合制作要求(即報警電流≥250毫安) ，應調節(jié)滑動變阻器連入電路的阻值為多大 (寫出具體的計算過程)
（3） 【項目評價與反思】為了提高該煙霧報警器的靈敏度(即在煙霧更少條件下就能報警) ，該組同學提出以下幾種方法，其中正確的是____。
A．增大電源電壓 B．增加線圈匝數
C．增大線圈和銜鐵之間的距離 D．更換阻值較小的保護電阻
【答案】（1）D
（2）9Ω
（3）A
【知識點】歐姆定律及其應用；影響電磁鐵磁性強弱的因素；電磁鐵的其他應用
【解析】【分析】 （1）根據圖乙，結合題目的描述，分析光敏電阻Rx的阻值隨光照強度的變化規(guī)律。
（2）當線圈電流為200毫安時，首先根據公式計算出總電阻，再根據串聯(lián)電路特點計算出Rx的阻值。當通過線圈的電流為250mA時，再根據計算出總電阻，最后根據串聯(lián)電路特點計算出變阻器此時接入阻值。
（3）當煙霧較小時，光敏電阻的阻值增大，而電磁鐵吸合需要的磁場力不變，根據影響電磁鐵磁場強弱的因素分析判斷。
【解答】 （1）根據圖乙可知，當煙霧增大時，接受電路接收到的光強度越弱，銜鐵被吸下來，接通報警器所在的電路而報警。此時電磁鐵的磁場增強，電流增大，而總電阻減小，也就是光敏電阻的阻值減小，反之，當接受電路接收到的光強度越強時，電磁鐵的磁場減弱，電流變小，而總電阻增大，也就是光敏電阻的阻值會增大，故選D。
（2）由圖乙可知，控制電路中光敏電阻Rx與滑動變阻器串聯(lián)；
由題知，閉合開關S，發(fā)現(xiàn)當通過線圈的電流為200毫安時，報警器就開始工作，此時滑動變阻器的阻值Rp=15Ω，
由歐姆定律可知，此時電路的總電阻為：，
根據串聯(lián)電路的電阻特點可知報警時光敏電阻的阻值：Rx=R-Rp=30Ω-15Ω=15Ω；
當通過線圈的電流為250mA時，電路的總電阻為：，
報警時光敏電阻的阻值不變，
則此時滑動變阻器連入電路的阻值應為：RP'=R'-Rx=24Ω-15Ω=9Ω。
（3）當煙霧較小時，光敏電阻的阻值增大，為了使銜鐵被吸合；
A.為了保持磁場強度不變，需要保持電流不變。根據R總=R1+R2可知，此時總電阻增大，根據U=IR可知，此時需要增大電源電壓，故A符合題意；
B.總電阻增大時，通過電磁鐵的電流減小。為了保持電磁鐵的磁場強度不變，可以換用線圈匝數更多的電磁鐵，故B符合題意；
C.增大線圈和銜鐵之間的距離時，根據杠桿的平衡原理可知，此時磁力的力臂減小，為了吸合需要更大的磁場，故C不符合題意；
D.為了保持磁場強度不變，需要保持電流不變。當電源電壓不變時，需要控制總電阻不變。根據R總=R1+R2可知，光敏電阻的阻值增大，則需要減小阻值更小的保護電阻，故D符合題意。
故選ABD。
26．有一種電子體重計的原理如圖甲所示，它由均勻壓力杠桿ABO、壓敏電阻和踏板等元件組成。壓力杠桿重 ，其右端O為支點，其左端A 壓在壓敏電阻上，對壓敏電阻的壓力用F 表示。壓敏電阻的阻值大于5Ω時，其阻值R 與所受壓力F 符合如圖乙的關系。質量可以忽略不計的踏板固定在 B 點，其中 。圖中電源電壓U=5V，電流表量程為0.6A，取g=10N/ kg，求：
（1）電子秤開機后，電流表的示數是多大
（2）該電子秤能夠稱量的最大體重是多少
【答案】（1）電子秤開機后，踏板上受到的壓力為0，此時杠桿的自重對壓敏電阻產生壓力。
此時杠桿的重力作用在中點處，即此時重力的力臂為
；壓敏電阻受到的壓力為動力，力臂為L1=30cm+10cm=40cm，
根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得到：F×40cm=120N×20cm；
解得：F=60N；
根據圖乙可知，此時壓敏電阻的阻值為50Ω；
則此時電流表的示數為：；
（2）當電流表的示數最大為0.6A時，壓敏電阻的阻值：；
根據圖乙可知，壓敏電阻的阻值隨壓力變化的圖像為一次函數，
設二者的關系式為R=kF+b；
當F=0時，R=60Ω；當F=270N時，R=15Ω；
那么得到：；
解得：b=60Ω，k=-；
則二者的關系式為：；
將R'=代入得到：；
解得：F=310N；
那么壓敏傳感器上增大的最大壓力為：F=310N-60N=250N；
根據根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得到：250N×40cm=G×10cm；
解得：G=1000N；
即電子秤的最大稱量為1000N。
【知識點】歐姆定律及其應用；杠桿的平衡條件
【解析】【分析】（1）首先根據杠桿的平衡條件計算出空載時壓敏電阻受到的壓力，再根據乙圖確定此時壓敏電阻的阻值，最后根據歐姆定律計算電流表的示數；
（2）當電子秤達到最大稱量時，電流表的示數為0.6A，根據歐姆定律計算出此時壓敏電阻的阻值。
根據圖乙找到壓敏電阻的阻值隨壓力的變化關系式，據此計算出此時壓敏電阻受到的壓力，最后根據杠桿的平衡條件計算踏板上產生的壓力即可。
27． 隨著經濟水平的不斷提高，小汽車越來越多地走進了普通家庭。下表為某輛4輪小汽車的相關數據：
總質量：1600kg 額定功率：100kW
每個車輪與地面的接觸面積：2.0×10-2m2 水箱容量：5 L
（1）該車靜止在水平地面上時，地面對車的支持力　 　N。
（2）汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔內并旋轉(相當于閉合開關)，請你用筆畫線代替導線將轎車的啟動原理圖甲連接完整。
（3）圖A是用超聲測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號。圖B中 是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2分別是. 由汽車反射回來的信號，設測速儀勻速掃描， 之間的時間間隔 超聲波在空氣中傳播的速度 ，若汽車是勻速行駛的，請你計算汽車前進的速度是多少
【答案】（1）16000
（2）
（3）由于P1，P2 之間時間間隔為2.0s，標尺記錄有30小格，故每小格為s，
其次應看出汽車兩次接收（并反射）超聲波的時間間隔：P1發(fā)出后經s接收到汽車反射的超聲波，故在P1發(fā)出后經被車接收，
發(fā)出P1后，經2s發(fā)射P2，可知汽車接到P1后，經t1=2s-=s發(fā)出P2，
而從發(fā)出P2到汽車接收到P2并反射所歷時間為，
故汽車兩次接收到超聲波的時間間隔為，
求出汽車兩次接收超聲波的位置之間間隔：，
故可算出。
【知識點】速度公式及其應用；電磁鐵的其他應用
【解析】【分析】（1）對汽車進行受力分析，根據平衡力的知識計算地面對車的支持力；
（2）根據題目描述的過程，結合圖片分析整個裝置的工作過程，進而確定連接方式；
（3） 由題意可知，P1、P2的時間間隔為2.0秒，根據圖b所示P1、P2的間隔的刻度值，即可求出圖中每小格表示的時間；以及P1、n1和P2、n2之間間隔的刻度值．可以求出P1、n1和P2、n2之間的時間，即超聲波由發(fā)出到接收所需要的時間．從而可以求出超聲波前后兩次從測速儀汽車所用的時間，結合聲速，進而可以求出前后兩次汽車到測速儀之間的距離．
【解答】（1） 該車靜止在水平地面上時， 它受到的支持力和重力相互平衡，即二者大小相等，那么地面對汽車的支持力F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N；
（2）根據圖片可知，旋轉鑰匙孔，接通控制電路，此時電磁鐵產生磁場，將銜鐵吸下來。此時轉軸上的動觸點向右移動，接通右側的工作電路，此時電動機啟動，如下圖所示：
。
28．如圖是一個給冷水加熱后向外供應熱水的實驗裝置圖．為了在同時開放進水管和出水管時，保證水箱內的貯水量及出水管流出的水溫度恒定，在箱內安裝了兩根阻值分別為R 1 、R 2 的電熱絲來進行加熱．當滑動變阻器的滑片P位于中點處，且3與1相連時，裝置能正常供應某一恒定溫度的熱水，此時電壓表的示數為U 1 ，電熱絲發(fā)熱的總功率為P；當滑動變阻器的滑片P位于距右端1/3處，且3與4相連時，裝置能正常供應另一恒定溫度的熱水，此時電壓表的示數為U 2 ，電熱絲發(fā)熱的總功率為P'，滑動變阻器的功率為20W．已知U 1 ：U 2 =2：1，P：P'=16：15。
求：
（1）電熱絲的阻值R 1 ：R 2 ；
（2）若將1與3相連，同時4與2相連，滑動變阻器的滑片P位于最右端來完成供熱，電熱絲產生2.88×10 6 J的熱量，則需要加熱多長時間？（忽略熱量損失）
【答案】（1）當滑動變阻器的滑片P位于中點處，且3與1相連時，如圖1所示；
當滑動變阻器的滑片P位于右端，且3與4相連時，如圖2所示；
將1與3相連，同時4與2相連，滑動變阻器的滑片P位于最右端時，如圖3所示；
由圖可得：；
解得：，
；
解得：即R2=1.5R1；
R1：R2=2：3
（2）由圖1，圖2可得：
R=1.5R1=R2
由圖2可知R1：R2：R=2：3：1
PR1：PR2：PR=2：3：1
PR=20W
P總2=PR1+PR2+PR=40W+60W+20W=120W
由圖3可知：
R=1.5R1
=3R1+1.5R1+ R1=3R1
由圖2、3可得，
∴P總3=600W
由圖可知
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】先畫出三種情況的等效電路圖：
（1）根據歐姆定律和電壓表的示數求出圖1、圖2中電流關系，根據滑動變阻器消耗的電功率之比求出電熱絲R1：R2之間的關系；
（2）根據電源的電壓不變和圖1、2中的電流關系得出三電阻之間的關系，根據P=I2R和串聯(lián)電路的電流特點結合滑動變阻器的功率求出圖2中電路的總功率；根據電阻的并聯(lián)特點求出圖3中的總電阻，再根據電源的電壓不變和得出圖3中的總功率，最后根據Q=W=Pt的變形式求出加熱時間。
29．如圖甲所示的電飯鍋，額定電壓為220V，加熱功率為1210W。從銘牌上可知該電飯鍋能效等級為三級，簡化電路圖如圖乙所示，有加熱和保溫兩擋，由開關S調節(jié)，其中R1和R2均為發(fā)熱電阻，且阻值不隨著溫度的變化而改變。求：
（1）電阻R1的阻值；
（2）小明利用電能表測量電飯鍋的保溫功率，他關閉家里的其它用電器，讓電飯鍋處于“保溫”狀態(tài)下正常工作，觀察在10min內電能表轉盤轉了30圈。求該電飯鍋保溫功率。
（3）小明上網查詢了解，國家標準中規(guī)定電飯鍋在該加熱功率下正常工作時，三級能效的熱效率值范圍為81%≤η＜86%（熱效率是指裝置的有效輸出能量與輸入能量的比值）。他用學過的知識對電飯鍋進行測試：在加熱狀態(tài)下，將溫度為23℃、質量為2.2kg的水加熱到100℃，電飯鍋正常工作用時700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），請你通過計算幫助小明判斷該電飯鍋的熱效率值是否達到三級能效。
【答案】（1）電阻R1的阻值為40Ω；
（2）該電飯鍋的保溫功率為60W；
（3）該電飯鍋的熱效率值達到三級能效。
【知識點】熱量的計算；電能表參數的理解與電能的求法；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）由電路圖知，S斷開時兩電阻串聯(lián)，電路中電阻較大，功率較小，為保溫狀態(tài)，
當S閉合時，只有R1接入電路中，電阻較小，功率較大，為加熱狀態(tài)，由算出R1的電阻；
（2）根據電能表的轉數求出電飯鍋處于“保溫”狀態(tài)下正常工作消耗的電能，根據得出保溫功率；
（3）根據Q吸=c水mΔt算出水吸收的熱量，由W'=P加熱t(yī)'算出用時700s消耗的電能，由×100%算出該電飯鍋的熱效率，進而判斷出該電飯鍋的熱效率值是否達到三級能效。
【解答】 （1）由電路圖知，S斷開時兩電阻串聯(lián)，電路中電阻較大，功率較小，為保溫狀態(tài)，
當S閉合時，只有R1接入電路中，電阻較小，功率較大，為加熱狀態(tài)，
則R1的電阻：；
（2）“3000r/（kW h）”表示每消耗1kW h電能，電能表轉盤轉3000圈，
只讓電飯煲在“保溫”狀態(tài)下工作，轉盤在10min內轉了30轉，
則電飯鍋消耗的電能為：，
電飯鍋處于“保溫”狀態(tài)時的功率為：；
（3）水吸收的熱量為：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×2.2kg×（100℃-23℃）=7.1148×105J；
用時700s消耗的電能為：W'=P加熱t(yī)'=1210W×700s=8.47×105J，
該電飯鍋的熱效率為：，
故該電飯鍋的熱效率值達到三級能效。
30．有一款額定電壓為 220 V、可進行“高、中、低”三檔調節(jié)的電熱器，其簡化電路如右圖。其中，阻值恒定的電熱絲 檔位調節(jié)由開關 S1、單刀雙擲開關 S2 的通斷來實現(xiàn)。
（1）當電熱器開關S1 閉合、S2接a 時，電熱器的電路等效電路是下列選項中的　 　(填字母)，此時電熱器處于　 　(填“高”“中”或“低”)溫檔。
（2）在不考慮其他損耗的情況下，1kW·h的電能可供電熱器中溫檔工作多少小時
（3）若在c、d之間串聯(lián)一個　 　(填元件名)，即可在原有三檔溫度調節(jié)的基礎上增加一個檔位，實現(xiàn)四檔溫度調節(jié)。
【答案】（1）C；高
（2）解：處于

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