压轴题01 解答题——力电综合计算
综合近几年中考压轴题，2024年中考对于电学与力学综合的考察仍然是照顾点。
综合应用题在科学中考中作为压轴出现，强调应用性，密切联系社会生活和社会热点，注重实际应用，强调解决实际问题，是评价学生理论联系实际能力，分析概括能力，以及综合计算能力的综合考察。
一、电学
1.对动态电路图的简化和分析
动态电路全面考查了学生的综合分析能力 、综合推理能力和综合计算能力。因电路的变化会引起电路中电阻、电流、电压及电功率相关量的变化，稍有不慎就会造成连错反应，得出错误的结论。这是电学实验综合问题的又一个难点 。
（1）多个开关类动态图的简化
我们要认真读懂题意，按照题意要求将开关调到相对应的位置，分析电路的通断情况，把断路的和短路的用电器 、开关等去掉，就形成一个简单的串并联电路，并画出简图，标出对应的物理量和已知量，再依据 欧姆定律进行分析，求出所需的物理量，为解决下个问题做准备。
（2）滑动变阻器的动态电路的简化
根据题意将滑动变阻器的滑片移到相应位置，删去断路和短路部分，对电路进行必要的简化，能够清楚、明白、迅速地解题。
（3）电表类试题的简化
主要采用去表法电表类综合试题也是中考中常见的类型，常用方法是根据电流表和电压表的特点，即电压表电阻很大视为开路，电流表电阻很小相当于短路，因此都可以去掉，这样就大大增强了电路的直观性，有利于分析和理解电路。
2.利用“已三求四”
根据题目简化电路图后，能够根据欧姆定律利用已知的三个量求出四个量。当在动态的情况下，可利用电源电压恒定不变，列方程求解。
3.分析法和综合法的运用
分析法又称执果索因法,意思就是从需要求解的物理量起步，不断地追踪探寻需要的物理量，直至逼近试题中已知条件。综合法称由因导果法,这是从已知的物理关系起步，不断地展开思考，去探索需要求解物理量的方法。分析与综合法是将分析法与综合法并列起来进行思维，寻求解答问题的 途径和方法。
二、力学
1.知识储备
首先要具备的知识储备，压力和压强、杠杆平衡条件、滑轮问题、浮力知识、表示物体的受力图和受力平衡的正确表示。
2.三步骤解题
a.第一步：受力分析；①确定研究对象；②画出已知力（包括重力）；③利用工具，二力平衡和相互作用力。
b.第二步：代数与辅助关系；
c.分析所求的量，在以上两步的基础上回归试题寻找解，若第二步求解不顺利，写出所求的问题的相关公式即可达到得分的最大化。
三、力与电的综合分析题
利用上述两种方式结合解题。
01 压敏电阻类
1．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：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，闭合开关S，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U=6V，保护电阻R1=100Ω，电阻式压力传感器(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）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
（2）若电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸下，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。(g 取10Nkg)
02 滑动变阻器接入长度改变类
2．（2024九下·温州开学考）小明制作了一个“水位仪”，其简化结构如图甲所示，一根轻质绝缘细杆上端与滑片Р固定，下端与边长为10厘米的正方体木块相连，木块放在高足够的圆柱形容器内。未注水时，滑片Р刚好在滑动变阻器R1的最下端a处；闭合开关S，向容器中注水，滑片Р随木块上浮在R1上滑动。已知电源电压U恒定不变，R2为定值电阻。滑动变阻器R1中的bc段短路，其余正常部分的电阻与自身长度成正比；定值电阻R2的电功率P2、电压表示数U1与水深H的关系如图乙和丙所示。
（1）小明在计算电源电压U的大小时，已经分析如下，请帮他完成。
解：由图乙和丙可知，滑片Р在d点时，P2=0.4W，U1=4V；滑片Р在a点时，R1=0，P'2=3.6W，U'1=0V。
（2）小明发现滑动变阻器R1上只有“0.5A”的字样，无法看出最大阻值。电流表量程选用0~0.6安，电压表量程选用0~3伏。则在电路安全的范围内，水位最深为多少 写出计算过程。
（3）根据已知的条件，请帮小明再提出一个求解的问题，并进行求解。
问： 解：
03 电动机类
3．（2023九上·宁海期末）如图所示为某品牌纯电动出租车。该车提供能量的装置为三元锂电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。电池容量为66kW h，可以续航400km。
（1）当给纯电动出租车充电时，三元锂电池组相当于 （选填“用电器”或“电源”）。
（2）司机使用新能源出租车充电桩的60kW快充将电量由30%充至60%，需要多少时间？（充电时无能量损耗）
（3）若该车和车内乘客的总质量为2.0×103kg，当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到阻力约等于人和车总重的0.02倍，则该车的机械功率是多少？此时电池组加在电动机两端的电压为340V，通过电动机的电流为50A。若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则该电动出租车将电能转化为机械能的效率是多少？（结果保留到0.1%）
04 杠杆+电路类
4．（2024九下·温州开学考）文成县黄坦镇仙果园艺场在柑橘园放养土鸡，某项目化研究小组为其设计一款土鸡孵化器，加快土鸡孵化，其结构如图甲所示。ABC为轻质杠杆，始终处于水平位置，B为支点，AB：BC＝1：4，控制电路电源电压U＝12V恒定不变，电磁铁线圈电阻不计，滑动变阻器的规格为“50Ω1A”，压敏电阻RF的阻值与压力关系如图乙所示。气室内气体对活塞压力与温度变化关系如图丙所示，鸡蛋孵化时间与温度关系如图表一所示。
鸡蛋孵化阶段 孵化温度
第一阶段：第1﹣6天 38.5℃
第二阶段：第7﹣14天 38℃
第三阶段：第15天 37.9℃
第四阶段：第16﹣21天 37.3﹣37.5℃
工作原理：当开关S1、S2均闭合，电热丝开始加热，控制电路中电流I≥0.25安时，衔铁被吸下，当温度低于设定温度时，衔铁上弹，电热丝重新加热。
（1）开关S1闭合后电磁铁上端的极性为 极。
（2）为达到第一阶段孵化所需温度，通过计算滑动变阻器阻值应调节为多大？
（3）完成第一阶段孵化后，要使孵化器内的温度降低，除调节滑动变阻器外，还可以如何调节（写出一种方法）
05 浮力+电路类
5．如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且受定位挡板限制只能在电阻上滑动，当油面在A处时，滑动变阻器的滑片恰好在最下端；当油面在B处时，滑动变阻器的滑片在最上端。从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度可以知道油箱内油面的高度。现已知油的密度ρ=0.8×103kg/m3。
（1）若浮标有2×10-4m3的体积浸入油中，则油对它的浮力是多大 ？ （g取 10N/kg）
（2）已知电流增大时电流表指针向右偏转，则 。
A．油面下降时，电流表指针向左偏转
B．油量表零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合
C．油量表的刻度值从左往右是增大的
D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越大。
（3）已知金属的电阻随着温度升高而增大，则该油量表（金属制）在长时间使用过程中测的数值会 。（选填“偏大”“偏小”或“无影响"）
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1．握力能反映上肢力量发展水平，是体质健康测试项目之一，握力测试如图甲。某项目化学习小组同学想制作简易握力计，选用电压表来显示握力的大小。他们设计的电路原理图如图乙，其中电源电压3V，定值电阻R1阻值为6欧，电压表量程为0﹣3V，轻质细杆将弹簧与滑动变阻器R2的滑片相连。
（1）【初步调试】用手往下拉弹簧，电压表示数如何变化？ 。
（2）【表盘改造】为方便读数，小组同学想在电压表表盘上标注相应的握力值。经测定，变阻器R2接入电路的阻值与握力F关系如图丙，求在电压表刻度为1.5V的位置上所标注的握力大小。（写出计算过程）
（3）【优化改进】握力一定时，电压表指针偏转角度越大，握力计精确度就越高。以下改进方法中能提高握力计精确度的有____。（可多选）
A．定值电阻更换为3欧 B．电源电压增大到4伏
C．电压表用0～15V量程 D．电压表改接在R1两端
2．科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：
[明确问题]科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：
①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W ；保温模式功率：88W；
②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。
（1）[方案设计]根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1，应选择的阻值为多少欧？
（2）[方案优化]有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。
①工作电路中的发热电阻R，应设计在 ▲ 处(选填“a"或“b")。
②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？(电磁铁线圈阻值不计)
3．冬天坐在马桶上感觉非常冰凉，某学习小组展开“自制智能电热马桶圈”的项目化学习。在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表一为部分评价指标。
表一：评价量规
评价维度 评价等级
优秀 良好 待改进
升温维度 人坐在马桶圈上面后5秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度无法上升至30℃
节能性 在保温挡时工作电路电流不大于50mA 在保温挡时工作电路电流范围在50—100mA 在保温挡时工作电路电流大于100mA
图甲是该小组同学设计的电路图。控制电路电源电压U＝6V，Ra为压敏电阻，其阻值随压力的变化随如图乙所示。Rb为热敏电阻，其阻值随温度变化如表二所示。电磁继电器在电流大于40mA时，衔铁被吸合，工作电路处于加热状态；在电流小于20mA时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。工作电路的电源电压为220V，R2＝100欧。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
表二：热敏电阻阻值随温度的变化
温度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44
阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
（1）对照评价量规，为使该小组设计的智能电热马桶圈在“节能性”这一维度达到优秀，R1的阻值至少为 Ω。
（2）请计算体重为40kg的小明坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围。
4．“安全高于一切，责任重于泰山”。校园安全是学校一切工作的基石，是师生幸福安宁的保障。学校中的某些电器都跟安全有着或多或少的联系。如图甲、乙是一种应急灯和其内部结构，图丙、丁分别是直饮机和其工作原理图。
（1）图乙中两个灯泡的规格相同，应急灯电路的有关参数如下表所示。（设灯泡的电阻不随温度变化）
电源电压 12V
单个应急灯泡额定功率 9W
单个应急灯泡额定电压 9V
①当外接电源正常供电时，应急灯 （选填“工作”或“不工作”）。
②根据表中数据计算，单个应急灯泡的电阻为多大？
（2）某学校使用的直饮水机如图所示，通过“凉水”或“手动”按钮的状态（“断开”或“闭合”）可以选择出温水或开水，其工作电路原理如图丁，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，该直饮水机的额定电压是220V，烧开水时电功率是2000W，加热温水时电功率是1000W。[R1、R0电阻不随温度变化，c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg]
①当“温、开水选择开关”闭合时，此时饮水机处于 （填“温水挡”或“开水挡”）。
②已知水的初温是10℃，当地气压为1标准大气压，该饮水机正常工作时，如果电能转化为水内能的效率为80%，现需要将500mL水烧开需要多少时间？（结果保留一位小数）
5．小温参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。
【项目要求】
①防干烧，即壶内无水，不能加热；
②壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温；
③恒温的温度可以手动调节。
【项目设计】如图所示为小温设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。衔铁下方的弹簧质量不计，开关S闭合时，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。
【项目疑难】
（1）无水时，图中R1 R2+R3。（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）开关S应接在图中的 处（填“A”、“B”、“C”或D）。
（3）若R0＝48.4Ω，900s内电热丝工作P﹣t图如下所示，（后300s电流通断时间比为1：5），则这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
6．我市常有下暴雨，导致水库水位超过警戒线产生危险。为自动测量水库水位超出警戒线的高度，项目化学习小组设计了一台简易水位测量仪，其工作原理如图甲所示。密度比水大的圆柱体M底面积为10厘米2，物体M和N重力均为40牛，绳子绕过定滑轮把MN两物体相连，调节绳子长度使M的下表面与水库警戒线相平，轻质杠杆OB绕O点转动，物体N放在杠杆的B处，OB长102厘米，力敏电阻R1通过A处对杠杆产生支撑，OA长51厘米，力敏电阻R1阻值与所受压力FA的关系如表所示，电路电源电压U恒为6伏，灯L的电阻值为10欧（忽略温度对灯L电阻的影响），在电流表相应的位置标出水位高度。（杠杆OB自身重力、绳重和摩擦均不计，ρ水＝1.0×103千克/米3）
压力FA（牛） 0 10 20 30
电阻R1（欧） 20 15 10 5
（1）如观察到电路中的电压表示数变大，则是水库水位超出警戒线的高度将 。
（2）当某次水位超过警戒线高度1米时，此时小灯泡消耗的电功率是少？（写出计算过程）
（3）若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度，只通速调节物体N在杠杆上放置的位置（其它条件不变），仍用电流表也能准确读出水位高度，则应如何调节N的位置，并说出理由。（已知ρ海水＝1.02×103千克米3）
7．某学习小组开展“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。
[产品设计]图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔；淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。控温装置内部电路如图乙所示，可实现加热、保温两档自动切换，其中R0是定值电阻，R1、R2为电热丝，Rx为热敏电阻。
[功能调试]小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3伏，R0为25欧，R1为440欧，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于60mA时吸合，小于30mA时释放。
[评价改进]小瑞设计了评价量规(部分指标如下表)，并以此作为豆芽机评价改进的依据。
作品等级
评价指标 优秀 合格 待改进
氧气提供 能够提供充足的氧气不会出现缺氧情况 能够提供充足的氧气，偶尔出现缺氧情况 不能提供充足的氧气，经常出现缺氧情况
温度控制 能实现自动控温并能提供适宜的温度 能实现自动控温，但温度过高或过低 不能自动控温
（1）请根据评价量规，对小组设计的豆芽机的“氧气提供”指标进行等级判定，并写出判断的依据：
（2）功能调试时，小瑞测得豆芽机的保温功率为55瓦，请计算其加热功率。
（3）小科查阅资料发现绿豆萌发的适宜温度范围是20℃-25℃，请结合数据分析此款豆芽机自动控制的温度范围是否符合要求
。
8．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图甲所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成，在低水位时，铜片E位于固定支架上；当水位上升到距池底的高度为H时，铜片E刚好与C、D接触，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强度随着其两端电压的增大而增大。电源电压U=6V，定值电阻R0=3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。
（1）请结合图甲说明当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理
；
（2）在衔铁被释放和吸下过程中，蜂鸣器R两端电压随时间变化如图乙所示；在未解除报警的情况下，求开始报警后10s内电路所消耗的电能？（写出计算过程）
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（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，提出一条改进措施 。21世纪教育网(www.21cnjy.com)压轴题01 解答题——力电综合计算
综合近几年中考压轴题，2024年中考对于电学与力学综合的考察仍然是照顾点。
综合应用题在科学中考中作为压轴出现，强调应用性，密切联系社会生活和社会热点，注重实际应用，强调解决实际问题，是评价学生理论联系实际能力，分析概括能力，以及综合计算能力的综合考察。
一、电学
1.对动态电路图的简化和分析
动态电路全面考查了学生的综合分析能力 、综合推理能力和综合计算能力。因电路的变化会引起电路中电阻、电流、电压及电功率相关量的变化，稍有不慎就会造成连错反应，得出错误的结论。这是电学实验综合问题的又一个难点 。
（1）多个开关类动态图的简化
我们要认真读懂题意，按照题意要求将开关调到相对应的位置，分析电路的通断情况，把断路的和短路的用电器 、开关等去掉，就形成一个简单的串并联电路，并画出简图，标出对应的物理量和已知量，再依据 欧姆定律进行分析，求出所需的物理量，为解决下个问题做准备。
（2）滑动变阻器的动态电路的简化
根据题意将滑动变阻器的滑片移到相应位置，删去断路和短路部分，对电路进行必要的简化，能够清楚、明白、迅速地解题。
（3）电表类试题的简化
主要采用去表法电表类综合试题也是中考中常见的类型，常用方法是根据电流表和电压表的特点，即电压表电阻很大视为开路，电流表电阻很小相当于短路，因此都可以去掉，这样就大大增强了电路的直观性，有利于分析和理解电路。
2.利用“已三求四”
根据题目简化电路图后，能够根据欧姆定律利用已知的三个量求出四个量。当在动态的情况下，可利用电源电压恒定不变，列方程求解。
3.分析法和综合法的运用
分析法又称执果索因法,意思就是从需要求解的物理量起步，不断地追踪探寻需要的物理量，直至逼近试题中已知条件。综合法称由因导果法,这是从已知的物理关系起步，不断地展开思考，去探索需要求解物理量的方法。分析与综合法是将分析法与综合法并列起来进行思维，寻求解答问题的 途径和方法。
二、力学
1.知识储备
首先要具备的知识储备，压力和压强、杠杆平衡条件、滑轮问题、浮力知识、表示物体的受力图和受力平衡的正确表示。
2.三步骤解题
a.第一步：受力分析；①确定研究对象；②画出已知力（包括重力）；③利用工具，二力平衡和相互作用力。
b.第二步：代数与辅助关系；
c.分析所求的量，在以上两步的基础上回归试题寻找解，若第二步求解不顺利，写出所求的问题的相关公式即可达到得分的最大化。
三、力与电的综合分析题
利用上述两种方式结合解题。
01 压敏电阻类
1．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：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，闭合开关S，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U=6V，保护电阻R1=100Ω，电阻式压力传感器(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）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
（2）若电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸下，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。(g 取10Nkg)
【答案】（1）增强
（2）电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F=G=mg=1000kg×10Nkg=0000N。由图乙知，当压力F=10000N，对应的压敏电阻阻值R2=100Ω，因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路中的电流：，因为30mA>20mA，所以此时电梯超载。
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【解答】（1） 在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小， 根据可知，此时电流变大，则电磁铁的磁性增强。
【分析】（1）首先根据乙图确定压敏电阻的阻值随压力的变化规律，再根据欧姆定律确定电流的大小变化，最后分析电磁铁的磁场强弱变化。
（2）首先根据F=G=mg计算电梯受到的压力，再根据乙图确定此时压敏电阻的阻值，接下来根据计算通过控制电路的电流，最后与20mA比较即可。
02 滑动变阻器接入长度改变类
2．（2024九下·温州开学考）小明制作了一个“水位仪”，其简化结构如图甲所示，一根轻质绝缘细杆上端与滑片Р固定，下端与边长为10厘米的正方体木块相连，木块放在高足够的圆柱形容器内。未注水时，滑片Р刚好在滑动变阻器R1的最下端a处；闭合开关S，向容器中注水，滑片Р随木块上浮在R1上滑动。已知电源电压U恒定不变，R2为定值电阻。滑动变阻器R1中的bc段短路，其余正常部分的电阻与自身长度成正比；定值电阻R2的电功率P2、电压表示数U1与水深H的关系如图乙和丙所示。
（1）小明在计算电源电压U的大小时，已经分析如下，请帮他完成。
解：由图乙和丙可知，滑片Р在d点时，P2=0.4W，U1=4V；滑片Р在a点时，R1=0，P'2=3.6W，U'1=0V。
（2）小明发现滑动变阻器R1上只有“0.5A”的字样，无法看出最大阻值。电流表量程选用0~0.6安，电压表量程选用0~3伏。则在电路安全的范围内，水位最深为多少 写出计算过程。
（3）根据已知的条件，请帮小明再提出一个求解的问题，并进行求解。
问： 解：
【答案】（1）解：根据，得，
即，解得。
（2）解：由乙图可知，当水深时，，
。此时，由乙图可知滑片移动的距离为，每上升为。
当电压表示数为水位最深，，，接入电路的长度，由乙图可知ab的长度为，则滑片移动的距离为10，此时对应的水位为。
（3）求木块上浮时浮力，并求得（略）浮力为10牛
【知识点】浮力大小的计算；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据甲图可知，定值电阻R2与变阻器R1串联，电压表测R1的电压，电流表测总电流。当滑片在d点时变阻器的阻值最大，此时电流最小，R2的电功率最小；当滑片在a端时，变阻器的阻值为零，此时只有R2。根据公式，结合U总=U1+U2列出方程计算即可。
（2）由乙图可知水深10cm时定值电阻的电功率，根据P=I2R计算此时通过电路的电流，根据欧姆定律计算此时电路总电阻，根据串联电路电阻规律计算滑动变阻器接入电路的阻值，由乙图可知滑片移动的距离，即a点以下部分的长度； 滑动变阻器R1上标有“？Ω，0.5A”的字样，电流表选用的0～0.6A量程，根据串联电路电流特点确定通过电路的最大电 流，根据欧姆定律计算此时电路总电阻， 根据串联电路电阻规律计算此时滑动变阻器接入电路的阻值，进一步计算此时滑片移动的距离和此时对应的水位； 电压表选用0～3V量程，电压表示数最大为3V，根据串联电路电压规律计算此时定值电阻两端的电压，根据欧姆定律计算 此时通过电路的电流和滑动变阻器接入电路的阻值，进一步计算此时滑动变阻器接入电路的长度，由乙图可知ab的长度， 进一步计算滑片移动的距离和此时对应的水位，据此确定水位的深度变化范围。
（3）可以计算出木块浸没时受到的浮力。
【解答】（3）当木块浸没时，它排开水的体积V排=V=L3=（0.1m）3=10-3m3；
那么木块受到的浮力为：F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N。
03 电动机类
3．（2023九上·宁海期末）如图所示为某品牌纯电动出租车。该车提供能量的装置为三元锂电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶。电池容量为66kW h，可以续航400km。
（1）当给纯电动出租车充电时，三元锂电池组相当于 （选填“用电器”或“电源”）。
（2）司机使用新能源出租车充电桩的60kW快充将电量由30%充至60%，需要多少时间？（充电时无能量损耗）
（3）若该车和车内乘客的总质量为2.0×103kg，当该车在水平路面上以25m/s的速度匀速行驶时，它受到阻力约等于人和车总重的0.02倍，则该车的机械功率是多少？此时电池组加在电动机两端的电压为340V，通过电动机的电流为50A。若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，则该电动出租车将电能转化为机械能的效率是多少？（结果保留到0.1%）
【答案】（1）用电器
（2）由电池容量是66kW h可知，将电量由30%充至90%时1＝66kW h×（60%﹣30%）＝39.6kW h，
由于充电时无能量损耗，所以充电时6＝W1＝39.6kW h，
所以新能源出租车充电的时间t＝ ＝0.66h＝39.5min
（3）由车和车内乘客的总质量是2.0×105kg，车和车内乘客的总重力G＝mg＝2.0×103kg×10N/kg＝2.0×108N，
汽车匀速行驶时受到的阻力f＝0.02G＝0.02×5.0×104N＝400N，
所以汽车的牵引力F＝f＝400N，
设汽车以25m/s的速度匀速行驶了ts，汽车在时间ts内所通过的路程s＝vt＝25m/s×ts＝25tm，
在时间ts内汽车的牵引力所做的有用功W有＝Fs＝400N×25tm＝10000tJ，
该车的机械功率为：
在时间ts内电动机消耗的电能W总＝UIt＝340V×50A×ts＝17000tJ，
所以该电动出租车将电能转化为机械能的效率
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功率计算公式的应用；能量利用效率；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）用电器消耗电能，电源提供电能，开关控制电路通断，导线输送电能。
（2）首先用电池的容量×60%计算出电流所做的功，再根据公式 计算充电时间。
（3）①首先根据G=mg计算出车和乘客的总重力，再根据f=0.02G计算汽车匀速行驶受到的阻力，接下来根据二力平衡的知识计算汽车产生的牵引力。再根据s=vt计算出汽车行驶的路程，根据W有=Fs计算发动机做的有用功，最后根据公式计算汽车的机械功率。
②首先根据W总=UIt计算电动机消耗的电能，再根据公式计算转化效率。
【解答】（1）当给纯电动出租车充电时，三元锂电池组消耗电能，相当于用电器。
04 杠杆+电路类
4．（2024九下·温州开学考）文成县黄坦镇仙果园艺场在柑橘园放养土鸡，某项目化研究小组为其设计一款土鸡孵化器，加快土鸡孵化，其结构如图甲所示。ABC为轻质杠杆，始终处于水平位置，B为支点，AB：BC＝1：4，控制电路电源电压U＝12V恒定不变，电磁铁线圈电阻不计，滑动变阻器的规格为“50Ω1A”，压敏电阻RF的阻值与压力关系如图乙所示。气室内气体对活塞压力与温度变化关系如图丙所示，鸡蛋孵化时间与温度关系如图表一所示。
鸡蛋孵化阶段 孵化温度
第一阶段：第1﹣6天 38.5℃
第二阶段：第7﹣14天 38℃
第三阶段：第15天 37.9℃
第四阶段：第16﹣21天 37.3﹣37.5℃
工作原理：当开关S1、S2均闭合，电热丝开始加热，控制电路中电流I≥0.25安时，衔铁被吸下，当温度低于设定温度时，衔铁上弹，电热丝重新加热。
（1）开关S1闭合后电磁铁上端的极性为 极。
（2）为达到第一阶段孵化所需温度，通过计算滑动变阻器阻值应调节为多大？
（3）完成第一阶段孵化后，要使孵化器内的温度降低，除调节滑动变阻器外，还可以如何调节（写出一种方法）
【答案】（1）S
（2）滑动变阻器阻值应调节为23
（3）可以适当提高控制电路的电源电压，保持电路中电流大小不变；还可以将支点B向左移到适当位置，增大压敏电阻RF受到的压力，减小压敏电阻RF的阻值，保持电路中电流大小不变；还可以适当增加电磁铁的线圈匝数，使电磁铁磁性增强。
【知识点】电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】 电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流的一种"自动开关"。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
【解答】（1） 开关S1闭合后，根据右手螺旋定则，四指的方向是电流方向，大拇指的方向是磁体北极，所以上端是S极；
（2）第一阶段的温度是 38.5℃ ，查看丙图Fc压力为4N， AB：BC＝1：4 ，所以FALAB=FCLBC 数据代入：FA×1=FC×4；所以FA=16N，查找乙图，RF=25Ω；电源电压U=12V，I=0.25A，所以R总=U/I=12V/0.25A=48Ω，R滑=48Ω-25Ω=23Ω；
（3） 完成第一阶段孵化后，要使孵化器内的温度降低 ，根据图丙可知，Fc会减小，所以FA会减小，所以RF会增大， 可以适当提高控制电路的电源电压，保持电路中电流大小不变； 或者还可以将支点B向左移到适当位置，增大压敏电阻RF受到的压力，减小压敏电阻RF的阻值，保持电路中电流大小不变；还可以适当增加电磁铁的线圈匝数，使电磁铁磁性增强。
故答案为：（1） S （2） 滑动变阻器阻值应调节为23 （3） 可以适当提高控制电路的电源电压，保持电路中电流大小不变；还可以将支点B向左移到适当位置，增大压敏电阻RF受到的压力，减小压敏电阻RF的阻值，保持电路中电流大小不变；还可以适当增加电磁铁的线圈匝数，使电磁铁磁性增强。
05 浮力+电路类
5．如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且受定位挡板限制只能在电阻上滑动，当油面在A处时，滑动变阻器的滑片恰好在最下端；当油面在B处时，滑动变阻器的滑片在最上端。从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度可以知道油箱内油面的高度。现已知油的密度ρ=0.8×103kg/m3。
（1）若浮标有2×10-4m3的体积浸入油中，则油对它的浮力是多大 ？ （g取 10N/kg）
（2）已知电流增大时电流表指针向右偏转，则 。
A．油面下降时，电流表指针向左偏转
B．油量表零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合
C．油量表的刻度值从左往右是增大的
D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越大。
（3）已知金属的电阻随着温度升高而增大，则该油量表（金属制）在长时间使用过程中测的数值会 。（选填“偏大”“偏小”或“无影响"）
【答案】 1.6N AC 偏小
【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出浮标受到的浮力。
(2)根据图片分析油量表的工作过程，然后将油量的变化和电流的变化对应起来即可。
(3)根据“电流与电阻的反比”关系分析判断。
【详解】(1)[1]浮标受到的浮力为
F浮=ρ液gV排=0.8x103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=1.6N
(2)[2]A．油面下降时，浮标向下运动，滑片P向上移动，此时变阻器的阻值变大，那么通过油量表的电流减小，则电流表指针向左偏转，故A符合题意；
B．当油量表的示数为零时，浮标向下运动到最低点，而滑片向上移动到最高点，此时变阻器的阻值最大，通过电流表的电流最小，但是肯定不是零，则油量表零刻度线与电流表原零刻度线不重合，故B不符合题意；
C．因为电流表电流增大时，指针向右偏转，所以油量表的刻度值从左往右是增大的，故C符合题意；
D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越小，故D不符合题意。
故选AC。
(3)[3]已知金属的电阻随着温度升高而增大，则该油量表（金属制）在长时间使用过程中，油量表的电阻变大，而通过它的电流变小，因此测的数值会偏小。
1．握力能反映上肢力量发展水平，是体质健康测试项目之一，握力测试如图甲。某项目化学习小组同学想制作简易握力计，选用电压表来显示握力的大小。他们设计的电路原理图如图乙，其中电源电压3V，定值电阻R1阻值为6欧，电压表量程为0﹣3V，轻质细杆将弹簧与滑动变阻器R2的滑片相连。
（1）【初步调试】用手往下拉弹簧，电压表示数如何变化？ 。
（2）【表盘改造】为方便读数，小组同学想在电压表表盘上标注相应的握力值。经测定，变阻器R2接入电路的阻值与握力F关系如图丙，求在电压表刻度为1.5V的位置上所标注的握力大小。（写出计算过程）
（3）【优化改进】握力一定时，电压表指针偏转角度越大，握力计精确度就越高。以下改进方法中能提高握力计精确度的有____。（可多选）
A．定值电阻更换为3欧 B．电源电压增大到4伏
C．电压表用0～15V量程 D．电压表改接在R1两端
【答案】（1）变大
（2）U1＝U﹣U2＝3V﹣1.5V＝1.5V，
I1＝ ＝0.25A，
R2＝ ＝6Ω，由丙图可知此时的握力400N，即在电压表刻度为1.5V的位置上所标注的握力为400N
（3）A；B
【知识点】串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比；
（2）首先根据U1＝U-U2 计算R1两端的电压，再根据 计算通过电路的电流，最后根据 计算R2的阻值，根据丙图确定此时的握力即可。
（3） 握力一定时，电压表指针偏转角度越大，握力计精确度就越高，则提高精度，其实就是增大电压表的示数即可。
【解答】（1）根据乙图可知，变阻器R2与定值电阻R1串联，电压表测R2的电压。 用手往下拉弹簧， 则R2的阻值变大，根据串联电路的分压规律可知，此时电压表的示数变大。
（3）当握力不变时，R2的阻值不变。要增大它两端的电压，可以减小R1的电压。根据串联电路的分压规律可知，此时要减小R1的阻值，故A符合题意；
当R1和R2的阻值不变时，当R2的电压增大时，根据串联电路的分压规律可知，R1的电压也要增大。根据U总=U1+U2可知，此时电源电压要增大，故B符合题意；
选用电压表的量程越大，则指针的偏转角度越小，故C不合题意；
当电压表与R1并联时，电压表的示数会随握力的增大而减小，故D不合题意。
故选AB。
2．科技小组开展设计一款多功能电饭煲的项目活动，过程如下：
[明确问题]科技小组同学们讨论后认为，电饭煲应具有如下基本功能，并提出具体标准：
①工作电压：220V；煮饭模式功率：880W ；保温模式功率：88W；
②电饭煲达到设定温度后能自动切换到保温模式。
（1）[方案设计]根据标准，小组讨论后，初步设计了如图甲的方案，图中开关S1，S2都闭合时，电饭煲处于煮饭模式，功率为880W，则发热电阻R1，应选择的阻值为多少欧？
（2）[方案优化]有同学认为甲方案不能实现自动切换功能，于是同学们利用电磁继电器与热敏电阻，设计了如图乙的方案。
①工作电路中的发热电阻R，应设计在 ▲ 处(选填“a"或“b")。
②为确保安全，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，工作电路自动切换到保温模式，其中热敏电阻R的阻值与温度关系见图丙。控制电路的电源电压为24V，当电流达到0.03A时，电磁铁会吸下衔铁，工作电路自动切换到保温模式。那么，选用的定值电阻R0阻值应为多少欧？(电磁铁线圈阻值不计)
【答案】（1）解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；
控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，
选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】电磁继电器是电磁铁应用，可以利用低电压、弱电流控制高电压和强电流；功率是指电流在单位时间内所做的功，表示做功的快慢；P=I2R=U2/R=UI
【解答】（1）已知加热功率P=880W；R1===55Ω；答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2）①从图中可以看出控制电路中的热敏电阻随着温度的升高而降低，所以当温度升高是时，控制电路中电阻变小，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，所以发热电阻不工作，所以①工作电路中的发热电阻R，应设计在a处。
②解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω；
故答案为：（1） 解：发热电阻R1应选择的阻值为：R1= =55Ω
答：发热电阻R1应选择的阻值为55Ω。
（2） a；解：通过图丙可知，当电饭煲内温度达到设定温度105℃时，热敏电阻的阻值为：600Ω；控制电路中的电流达到0.03A时，电路的总电阻为：R总=q= =800Ω，选用的定值电阻R0阻值为：R0=R总-R= 800Ω-600Ω=200Ω
答：选用的定值电阻R0阻值应为200Ω。
3．冬天坐在马桶上感觉非常冰凉，某学习小组展开“自制智能电热马桶圈”的项目化学习。在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表一为部分评价指标。
表一：评价量规
评价维度 评价等级
优秀 良好 待改进
升温维度 人坐在马桶圈上面后5秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度无法上升至30℃
节能性 在保温挡时工作电路电流不大于50mA 在保温挡时工作电路电流范围在50—100mA 在保温挡时工作电路电流大于100mA
图甲是该小组同学设计的电路图。控制电路电源电压U＝6V，Ra为压敏电阻，其阻值随压力的变化随如图乙所示。Rb为热敏电阻，其阻值随温度变化如表二所示。电磁继电器在电流大于40mA时，衔铁被吸合，工作电路处于加热状态；在电流小于20mA时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。工作电路的电源电压为220V，R2＝100欧。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
表二：热敏电阻阻值随温度的变化
温度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44
阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
（1）对照评价量规，为使该小组设计的智能电热马桶圈在“节能性”这一维度达到优秀，R1的阻值至少为 Ω。
（2）请计算体重为40kg的小明坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围。
【答案】（1）4300
（2）请计算体重为40kg的小明坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围是32℃～40℃
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】当触点开关断开时，两个电阻串联，而触点开关闭合，R1被短路，根据串联总电阻比任何一个电阻大，结合分析各挡的电路连接。
（1）根据在保温挡时工作电路电流不大于50mA，根据欧姆定律计算保温时的总电阻，根据串联电阻特点知R1的最小阻值；
（2）根据人的压力F=G=mg确定压敏电阻的大小，根据控制电路的最大电流和最小电流计算总电阻，根据串联电阻规律计算热敏电阻的大小，根据表格得出对应的温度；
【解答】当触点开关断开时，两个电阻串联，而触点开关闭合，R1被短路，根据串联总电阻比任何一个电阻大，根据知，当触点开关闭合时是加热挡，而触点开关断开时是保温挡。
（1）工作电路的电压为220V，
根据在保温挡时工作电路电流不大于50mA=0.05A，由可得，此时总电阻：，
根据串联电阻的电阻特点知：R1的最小阻值
R1=R总-R2=4400Ω-100Ω=4300Ω；
（2）体重为40kg的小明坐在马桶上时，压力F=G=mg=40kg×10N/kg=400N，根据乙图知，此时Ra=50Ω；
控制电路电源电压U=6V，在电流小于20mA=0.02A 时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。此时温度最高，则总电阻：，
根据串联电阻的电阻特点知：Rb的最大阻值：
Rb=R'总-Ra=300Ω-50Ω=250Ω；根据表格中数据知，此时温度为40℃；
当电磁继电器在电流大于40mA=0.04A时，衔铁被吸合，
此时温度最低，则总电阻：，
根据串联电阻的电阻特点知：Rb的最小阻值：
Rbmin=R''总-Ra=150Ω-50Ω=100Ω；根据表格中数据知，此时温度为32℃。
马桶圈的温度调控范围是32℃～40℃。
故答案为：（1）4300。
（2）请计算体重为40kg的小明坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围是32℃～40℃。
4. “安全高于一切，责任重于泰山”。校园安全是学校一切工作的基石，是师生幸福安宁的保障。学校中的某些电器都跟安全有着或多或少的联系。如图甲、乙是一种应急灯和其内部结构，图丙、丁分别是直饮机和其工作原理图。
（1）图乙中两个灯泡的规格相同，应急灯电路的有关参数如下表所示。（设灯泡的电阻不随温度变化）
电源电压 12V
单个应急灯泡额定功率 9W
单个应急灯泡额定电压 9V
①当外接电源正常供电时，应急灯 （选填“工作”或“不工作”）。
②根据表中数据计算，单个应急灯泡的电阻为多大？
（2）某学校使用的直饮水机如图所示，通过“凉水”或“手动”按钮的状态（“断开”或“闭合”）可以选择出温水或开水，其工作电路原理如图丁，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，该直饮水机的额定电压是220V，烧开水时电功率是2000W，加热温水时电功率是1000W。[R1、R0电阻不随温度变化，c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg]
①当“温、开水选择开关”闭合时，此时饮水机处于 （填“温水挡”或“开水挡”）。
②已知水的初温是10℃，当地气压为1标准大气压，该饮水机正常工作时，如果电能转化为水内能的效率为80%，现需要将500mL水烧开需要多少时间？（结果保留一位小数）
【解答】解：（1）①由图乙可知，当外接电源正常供电时，电磁铁通电有磁性，吸引衔铁，工作电路开路，应急灯不工作；
②由图甲可知，应急灯的额定电压UL＝9V，额定功率PL＝9W，
由P可知，单个应急灯泡的电阻：RL9Ω；
（2）①根据串联电路的电阻特点可知，当“温、开水选择开关”断开时，R1、R0串联，电路中的总电阻最大，由P可知，电路中的总功率最小，饮水机处于温水挡；
当“温、开水选择开关”闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，饮水机处于开水挡；
②水的体积V＝500mL＝500cm3＝5×10﹣4m3，
由ρ可知，水的质量：m＝ρ水V＝1×103kg/m3×5×10﹣4m3＝0.5kg，
一个标准大气压下，水的沸点是100℃，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.5kg×（100℃﹣10℃）＝1.89×105J，
由η可知，饮水机消耗的电能：W2.3625×105J，
由P可知，水烧开的时间：t′118.1s。
答：（1）①不工作；②单个应急灯泡的电阻为9Ω；
（2）①开水挡；②将500mL水烧开需要118.1s。
5．小温参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。
【项目要求】
①防干烧，即壶内无水，不能加热；
②壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温；
③恒温的温度可以手动调节。
【项目设计】如图所示为小温设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。衔铁下方的弹簧质量不计，开关S闭合时，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。
【项目疑难】
（1）无水时，图中R1 R2+R3。（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）开关S应接在图中的 处（填“A”、“B”、“C”或D）。
（3）若R0＝48.4Ω，900s内电热丝工作P﹣t图如下所示，（后300s电流通断时间比为1：5），则这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
【答案】（1）＞
（2）B
（3）解：电阻丝R0的电功率：P＝ ＝ ＝1000W，
已知后300s电流通断时间比为1：5，则900s内电阻丝工作的总时间：t＝300s+300s× ＝350s，
这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能：W＝Pt＝1000W×350s＝3.5×105J；
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）由题意可知R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，据此可知此时电磁铁L1对衔铁的吸引力与L2对衔铁的吸引力的大小关系，根据影响电磁铁磁性大小的因素可知此时通过L1的电流与通过L2的电流的大小关系，根据欧姆定律可知左侧电路总电阻与右侧电路总电阻的大小关系；
（2）开关S的位置不能影响热敏电阻在水沸腾后继续工作，据此分析可知开关所在的位置；
（3）根据计算电阻丝R0的电功率，已知后300s电流通断时间比为1：5，进一步计算电阻丝的工作时间，根据W=Pt计算这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
【解答】（1）根据题意可知，R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，此时电磁铁L1对衔铁的吸引力大于L2对衔铁的吸引力，根据影响电磁铁磁性大小的因素可知此时通过L1的电流大于通过L2的电流，根据欧姆定律可知左侧电路总电阻小于右侧电路总电阻，所以R1＞R2+R3；
（2）如果开关S在D处，水沸腾后开关断开，则再也无法继续加热，不能够保持恒温的状态，
如果开关S在C处或者在A处，开关断开后，电阻R2无法工作，不能保持恒温的状态，
为不影响热敏电阻在水沸腾后继续工作，所以开关S必须接在右侧电路的B处。
6．我市常有下暴雨，导致水库水位超过警戒线产生危险。为自动测量水库水位超出警戒线的高度，项目化学习小组设计了一台简易水位测量仪，其工作原理如图甲所示。密度比水大的圆柱体M底面积为10厘米2，物体M和N重力均为40牛，绳子绕过定滑轮把MN两物体相连，调节绳子长度使M的下表面与水库警戒线相平，轻质杠杆OB绕O点转动，物体N放在杠杆的B处，OB长102厘米，力敏电阻R1通过A处对杠杆产生支撑，OA长51厘米，力敏电阻R1阻值与所受压力FA的关系如表所示，电路电源电压U恒为6伏，灯L的电阻值为10欧（忽略温度对灯L电阻的影响），在电流表相应的位置标出水位高度。（杠杆OB自身重力、绳重和摩擦均不计，ρ水＝1.0×103千克/米3）
压力FA（牛） 0 10 20 30
电阻R1（欧） 20 15 10 5
（1）如观察到电路中的电压表示数变大，则是水库水位超出警戒线的高度将 。
（2）当某次水位超过警戒线高度1米时，此时小灯泡消耗的电功率是少？（写出计算过程）
（3）若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度，只通速调节物体N在杠杆上放置的位置（其它条件不变），仍用电流表也能准确读出水位高度，则应如何调节N的位置，并说出理由。（已知ρ海水＝1.02×103千克米3）
【答案】（1）变大
（2）水位超过警戒线高度1米时，物体M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣4m2×1m＝10N，
物体N对B点的压力FB＝F浮＝10N，
由杠杆的平衡条件FB OB＝FA OA可得：FA＝ ×FB＝ ×10N＝20N，
由表格数据可知，力敏电阻的阻值R1＝10Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流：I＝ ＝0.3A，
此时小灯泡消耗的电功率：P＝I2RL＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W
（3）适当向右调节N的位置，理由：若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度h，物体M排开液体的体积不变，由F浮＝ρ液gV排可知物体M受到的浮力变大，则物体N对B点的压力变大；要仍用电流表准确读出水位高度，FA和OA不变，由杠杆的平衡条件FB OB＝FA OA可知，应减小OB，即适当向右调节N的位置
【知识点】阿基米德原理；欧姆定律及其应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）由电路图可知，灯泡和R1串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，
根据电压表的示数变化可知灯泡两端电压的变化，由欧姆定律可知电路中的电流变化和电路总电阻的变化，根据串联电路电阻规律可知电阻R1阻值的变化，由表格数据可知压力FA的变化；
由杠杆的平衡条件FB OB=FA OA可知物体N对B点的压力的变化，
绳子对物体M的拉力T=GM-F浮，由同一根绳子的拉力相等和GM=GN可知，物体N对B点的压力FB=GN-T=GN-（GM-F浮）=F浮，据此判断物体M受到的浮力的变化，
由F浮=ρ液gV排可知物体M排开水的体积的变化，据此判断水位超出警戒线的高度的变化；
（2）根据阿基米德原理计算水位超过警戒线高度1米时物体M受到的浮力，即物体N对B点的压力，
由杠杆的平衡条件FB OB=FA OA计算力敏电阻受到的压力，由表格数据可知力敏电阻的阻值接入电路的阻值，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=I2R计算此时小灯泡消耗的电功率；
（3）若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度h，物体M排开液体的体积不变，比较海水的密度和水的密度得出物体M受到的浮力变化，从而得出物体N对B点的压力变化；
【解答】（1）由电路图可知，灯泡和R1串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，
电压表的示数变大，即灯泡两端的电压变大，由欧姆定律可知电路中的电流变大，则电路的总电阻变小，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则电阻R1的阻值变小，由表格数据可知，压力FA变大；
由杠杆的平衡条件FB OB=FA OA可知，物体N对B点的压力变大，
绳子对物体M的拉力T=GM-F浮，由同一根绳子的拉力相等和GM=GN可知，
物体N对B点的压力FB=GN-T=GN-（GM-F浮）=F浮，所以物体M受到的浮力变大，
由F浮=ρ液gV排可知物体M排开水的体积变大，则水位超出警戒线的高度变大。
7．某学习小组开展“自制豆芽机”项目化学习活动，主要包括产品设计、功能调试、评价改进三个环节。
[产品设计]图甲是小组成员完成的设计草图，内容包括发育盘、淋水系统和控温装置。发育盘上有沥水孔；淋水系统由水泵驱动，豆芽机中的水可通过内部管道和沥水孔按箭头方向流动，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。控温装置内部电路如图乙所示，可实现加热、保温两档自动切换，其中R0是定值电阻，R1、R2为电热丝，Rx为热敏电阻。
[功能调试]小组成员购置了相关配件进行产品制作与调试。配件的具体参数如下：控制电路电源电压U为3伏，R0为25欧，R1为440欧，Rx的阻值与温度的关系如图丙所示，电磁铁衔铁在电流大于60mA时吸合，小于30mA时释放。
[评价改进]小瑞设计了评价量规(部分指标如下表)，并以此作为豆芽机评价改进的依据。
作品等级
评价指标 优秀 合格 待改进
氧气提供 能够提供充足的氧气不会出现缺氧情况 能够提供充足的氧气，偶尔出现缺氧情况 不能提供充足的氧气，经常出现缺氧情况
温度控制 能实现自动控温并能提供适宜的温度 能实现自动控温，但温度过高或过低 不能自动控温
（1）请根据评价量规，对小组设计的豆芽机的“氧气提供”指标进行等级判定，并写出判断的依据：
（2）功能调试时，小瑞测得豆芽机的保温功率为55瓦，请计算其加热功率。
（3）小科查阅资料发现绿豆萌发的适宜温度范围是20℃-25℃，请结合数据分析此款豆芽机自动控制的温度范围是否符合要求 。
【答案】（1）优秀。盖上开孔，可使充足的氧气进入，内设淋水系统，由水泵驱动，发育盘上有沥水孔，使用时可通过调节水流大小控制发育盘中的积水量。使而保证绿豆不会因水分过多浸没而导致缺氧。
（2）当衔铁释放时，R1与 R2串联，此时为保温状态
当衔铁吸合时，R1被短路，此时为加热状态
答：加热功率为 110 瓦
（3）不符合。根据题意可知：当电磁铁衔铁吸合时，控制电路总电阻为50欧，热敏电阻Rx为25欧，丙图中对应温度为23℃；当电磁铁衔铁释放时，控制电路总电阻为100欧，热敏电阻Rx为75欧，丙图中对应温度为26℃；总温度区间为23℃-26℃，超出绿豆萌发的适宜温度范围20℃-25℃。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据图片展示的实验装置，分析它的工作过程，并与表格中的标准进行比较，从而确定等级。
（2）当衔铁释放时，R1与 R2串联，此时为保温状态。首先根据公式 计算出此时的总电阻，再根据 计算R2的阻值。
当衔铁吸合时，R1被短路，此时为加热状态，根据公式 计算此时的功率，即为加热功率。
（3）根据欧姆定律和串联电路的电阻规律，分别计算出电磁铁吸合和释放时热敏电阻的阻值，再根据图像确定对应的温度范围即可。
【解答】（3）当电磁铁衔铁吸合时，此时的电流为60mA，
则总电阻为：；
此时热敏电阻的阻值为：；
根据丙图可知，此时温度为23℃。
当电磁铁衔铁吸合时，此时的电流为30mA，
则总电阻为：；
此时热敏电阻的阻值为：；
根据丙图可知，此时温度为26℃。
那么温度范围为23℃~26℃。
超出绿灯发芽的温度范围。
8．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图甲所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成，在低水位时，铜片E位于固定支架上；当水位上升到距池底的高度为H时，铜片E刚好与C、D接触，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强度随着其两端电压的增大而增大。电源电压U=6V，定值电阻R0=3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。
（1）请结合图甲说明当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理
；
（2）在衔铁被释放和吸下过程中，蜂鸣器R两端电压随时间变化如图乙所示；在未解除报警的情况下，求开始报警后10s内电路所消耗的电能？（写出计算过程）
（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，提出一条改进措施 。
【答案】（1）当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变大，蜂鸣器R报警声音变强，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，衔铁与A点接触，蜂鸣器R报警声音变弱
（2）衔铁与B点接触时，电路为蜂鸣器的简单电路，此时通过电路的电流：，
电路的电功率：P=UI=6V×A=4W，
衔铁与A点接触时，两电阻串联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，
此时通过电路的电流：，
此时电路的电功率：P′=UI′=6V×0.5A=3W，
由图可知一个周期为2s，一个周期内tA=0.5s，tB=1.5s，
那么完成一个周期消耗的电能：W=PtB+P′tA=3W×0.5s+4W×1.5s=7.5J，
开始报警后10s内电路所消耗的电能：W′=×W=5×7.5J=37.5J；
（3）增大木块的重力
【知识点】阿基米德原理；欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变化，据此判断蜂鸣器R报警声音的变化，进一步分析电磁铁磁性变化可知蜂鸣器R报警声音的变化；
（2）衔铁与B点接触时，电路为蜂鸣器的简单电路，根据欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=UI计算此时电路的电功率，
衔铁与A点接触时，两电阻串联接入电路，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=UI计算此时电路的电功率，
由图可知一个周期为2s，一个周期内tA=0.5s，tB=1.5s，根据W=Pt计算完成一个周期消耗的电能，进一步计算开始报警后10s内电路所消耗的电能；
（3）木块处于漂浮状态，受到的浮力等于自身的重力，根据阿基米德原理可知木块的重力越大，木块浸入水中的体积越大，根据体积公式可知木块浸入水中的深度越大。由图可知报警时水面距池底的高度H越大，木块浸入水中的深度越大，所以要让H值增大，可以让木块的重力变大或者让木块底面积变小，据此分析解答。【解答】（1）根据图甲可知，当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理：当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变大，蜂鸣器R报警声音变强，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，衔铁与A点接触，蜂鸣器R报警声音变弱；
（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，一条改进措施 ：增大木块的重力。
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