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重难点10 力电综合问题
命题趋势
考点 三年考情分析 2025考向预测
1、力学与电学知识点的融合 2、功和能在力电综合中的体现：电能与机械能的转化计算，能量守恒在力电综合中的应用 3、结合生活实际的应用 在近三年浙江中考科学试卷中，力电综合问题考查一般为计算题，一般将力电综合知识与复杂的实际情境相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会考查力电综合问题。选择题可能会深化对力电综合概念和原理的考查，如分析复杂系统中多种力与电相互作用下物理量的复杂变化关系，判断不同能量转化过程中的效率变化趋势等；计算题大概率会综合多个力学和电学知识点，如将力电综合计算与电路的动态分析、力学中的物体运动状态变化、能量的综合利用等相结合，考查学生的综合分析和计算能力 。
重点诠释
【体系构建】
【重难诠释】
知识点一、欧姆定律 串并联电路特点
1．内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。公式：I＝
2．电阻串联时相当于增加了导体的长度，因此总电阻比任何一个串联电阻都大。
电阻并联时相当于增大了导体的横截面积，因此总电阻比任何一个并联电阻都小。
3．串联电路分压：在串联电路中各电阻分得的电压与它们的电阻成正比，表达式：＝；
并联电路分流：在并联电路中各支路分得的电流与它们的电阻成反比，表达式：＝。
4．串、并联电路中电流、电压、电阻的特点：
电 流 电 压 电 阻 分配规律
串联电路 I＝I1＝I2 U＝U1＋U2 R＝R1＋R2 分压：＝
并联电路 I＝I1＋I2 U＝U1＝U2 ＝＋ 分流：＝
知识点二、电磁继电器工作原理图
①实质：利用电磁铁来控制工作电路通断的一种开关。
②作用：利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路；实验远距离操纵；电力系统保护、生产过程自动化等。
2.电磁继电器分析思路：
3.电磁继电器综合分析
在电磁继电器的综合电学问题中，若题干为了达到某种目的，要采取某种措施，如问到“定值电阻R。的阻值增大还是减小 ”“滑动变阻器应左移还是右移 ”“电源电压应增大还是减小 ”遇到这种问题该如何理性分析
通常低压控制电路是一个定值电阻R0和一个可变电阻Rx串联（假设电路就两个电阻），根据电路情况，列出欧姆定律公式，再结合题干的已知条件分析变化趋势。
需要明确两点：首先，电流I是不变的（临界电流，到达此电流值衔铁就被吸下或松开）；其次，若问定值电阻R0如何变化，则默认电源电压U不变（除非题干表述电源用久了电压减小）；若问电源电压U如何变化，则默认定值电阻R0不变。
知识点三、电功率公式及简单计算问题
1.电功率计算式
③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路）
④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn
2.常见考法
①公式应用：
②纯电阻电路中——“串正并反”
当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。
当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。
串联电路中：（正比）
并联电路中：（反比）
总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。
知识点四、电功率比例计算问题
1.知识要点
①电功率物理意义：描述电流做功快慢的物理量。
②公式：←（纯电阻电路）
③比例运算：
串联：P1∶P2=U1∶U2=R1∶R2
并联：P1∶P2=I1∶I2=R2∶R1
2.常见考法
①电功率公式：
a.
b.纯电阻电路时，还有
②电功率比例关系：
a.串联：P1∶P2=W1∶W2=U1∶U2=R1∶R2
b.并联：P1∶P2=W1∶W2=I1∶I2=R2∶R1
限时提升训练
1．随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（ ）
A．“度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B．60亿度即度，400MW即W
C．利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染
D．风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
2．小睿同学勤于思考，热爱探究，下面是他在探究中遇到的两个问题，请完成相关计算。
（1）他认为由某 电动汽车 电池上的铭牌可以算出电动汽车的牵引力，依据模型思想，他将问题简化为：锂电池释放101kW·h的能量，可以使汽车在水平路面上行驶700km，求牵引力的大小。(计算结果保留整数)
（2）将被测砖块置于坚固的水平地面上，实验小桌放在砖块上，小桌与砖块的接触面积为0.2cm2。往实验小桌上的沙盘里缓慢添加细沙，直到恰好将砖块压坏，测得小桌、沙盘和细沙的总重为100N，求砖块能承受的最大压强。
3．随着新能源、低碳等理念的普及，比亚迪汽车厂生产了一批中大型油电混动新能源轿车，即在传统燃油发动机的基础上并联一个电动机共同提供动力。它可以在低速行驶时可自行选择纯电模式或油电混合模式，在高速行驶时可选择油电混合模式或纯油模式。它的部分参数如表所示。请回答：
电池容量 纯电续航里程
电池包放电电压 纯油续航里程
发动机最大功率 综合油耗
电动机最大功率 总质量
（1）轿车在纯电模式下以最大功率行驶时，流过电动机的电流为多少？
（2）轿车以最高速度行驶时受到的阻力恒为车重的0.08，当车满载以最高速度匀速行驶时：
轿车在纯油模式下高速行驶，耗油，求发动机的热效率？（百分数保留整数部分，汽油的热值，汽油的密度）
若汽车在油电混合模式下行驶，求汽车理论上的满载最高行驶速度。（忽略风阻、电流热效应等对车速的影响）
4．如图所示是某电蒸锅及其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。求：
（1）电蒸锅正常工作时保温挡的功率；
（2）电蒸锅正常工作时电阻R2的阻值；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗多少电能？
（4）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量电蒸锅的实际加热功率。电能表上标有“1200r/(kW·h)”字样，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电蒸锅接入电路中烧水，2min电能表的转盘转了40r，则电蒸锅的实际加热功率是多大？
5．电动汽车因具有零排放、低噪音、节能等优点，得到了快速发展，但仍然存在一些制约其发展的因素，目前主要应用于城市内部交通。某智能出行平台出租的电动汽车部分参数如下表。
电池容量 48kW h
百公里耗电量 12kW h/100km
（1）①如果用 120kW的“快充”充电桩给该车充电，汽车电池最低电量不得低于电池容量的20%，则给该车从最低电量到充满电需多长时间；
②就解决电动汽车充电时间长的问题提出一条合理建议。
（2）电池容量是决定电动汽车续航里程的主要因素，若此电动汽车的能量利用率是75%，计算该车的续航里程(按汽车电池电量不得低于电池容量的20%来计算)。
（3）同样条件下，电动汽车比燃油汽车能耗小很多。某燃油汽车百公里消耗汽油10L，则电动汽车和燃油汽车百公里消耗的能量分别是多少焦耳。(汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3， 汽油的热值q=4.6×107J/kg)
6．油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提力的同时也给动力蓄电池充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大是1.0×108J。若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h，行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗燃油2.5kg，（燃油的热值为4.6×107J/kg）求：
（1）牵引力做了多少功？
（2）燃油完全燃烧可放出的热量？
（3）该油电混合动力汽车内燃机的效率？
7．西川实验学校的操场上有一台电子风速仪（如图甲所示），实时为同学们提供风速信息。受它的启发，我校某物理学习小组的同学查阅资料以后设计了一台简易风速仪，其工作原理如图乙所示，装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为，均匀电阻丝AB长为24cm，阻值为60Ω，电源电压恒为30V，保护电阻为40Ω，电压表量程0~15V。弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。
风级 一级 二级 三级 四级 五级 六级
风速 0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5-7.9 8.0~10.7 10.8~13.8
风压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中点时，求电压表的示数；
（2）当电压表示数为7.5V时，风速仪所测的风为几级？
（3）在探究问题时，可以通过找出物理量之间的函数关系式，进而研究函数而得到结果。学习小组的同学们想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，即（k为常数）。结合题日，请写出风速与电压表示数的关系式。（写出推导过程，用v、k等表示）
8．某电动自行车在日常行驶中可以利用动力电池（蓄电池）给电动机供电，纯电续航里程70km；同时该自行车搭载了增程器（小型汽油机和发电机），在电力不足时（低于20%），车载增程器中的汽油机启动，带动发电机发电驱动电动机工作，多余的电能对蓄电池充电，油电综合续航可达200km。已知该自行车整车质量40kg，动力蓄电池最大储电量1.4kW·h，最高车速25km/h，g取10N/kg。问∶（电动机对机械能的转化率非常高，可近似看成100%）
（1）如图所示为汽油机的 冲程示意图；
（2）该电动自行车静止时与水平路面的接触面积为0.005 m2，则电动自行车对路面的压强为多少？
（3）若质量是60kg的人骑该电动自行车在水平路面上以18 km/h 的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.08倍，求行驶2h电动机做的功是多少；
（4）当动力蓄电池的蓄电量降低到20%时，增程器立即启动并给动力蓄电池充电，同时维持电动自行车继续以18km/h的速度匀速行驶，再行驶2h后蓄电池正好充满电，消耗汽油400g，汽油的热值为 则该“增程器”在此过程中的效率为多大？（结果保留到0.1%）
9．一茶一世界，一味一人生，品茶已成为现代人休闲放松的一种生活方式。如图﹣1所示是一套家用控温电茶壶，图﹣2是其工作电路简图，电茶壶的加热功率是805W，R1是80Ω的定值电阻，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。请回答以下问题：
（1）电茶壶将0.8kg的水加热，温度升高75℃需要用时400s，水吸收的热量是多少？
（2）电茶壶的保温功率是多少？
（3）小芳要对电茶壶进行改造，要求改造后加热功率不变，电茶壶整体保温功率变为原来的一半，则只需在图﹣3中 （选填“A”或“B”）处接入一个电阻，此电阻的阻值为多少？
10．油电混动汽车全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量；当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时，只有内燃机工作，既向车轮输出能量，又给蓄电池充电，从而提高能量利用率（能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比）。某次测试人员驾驶一辆油电混动汽车在平直公路上匀速行驶100km，消耗燃油10kg，行驶时汽车牵引力恒为2000N。此过程中，蓄电池储存的能量由满电的30%增大至满电的70%。其蓄电池参数如表所示。
蓄电池参数1
电压/V 500
容量/（A·h） 150
（1）根据表格提供的参数可知该蓄电池充满电后储存的电能是多少？
（2）该油电混动汽车在测试过程中的能量利用率是多少？（）
11．阅读下列短文，回答问题：
混合动力汽车
随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车逐渐受到人们的青睐。插电式混合动力是当前比较流行的新能源汽车动力模式，它是介于纯电动汽车和燃油汽车之间的新能源汽车，具有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱和电池，可以外接充电。油电混合动力汽车燃油经济性高，驾驶性能优异。油电混合动力汽车的发动机需要燃油，起步和加速时，在电动机的辅助下，可以降低油耗。当电池电量充足时，以电动模式行驶，实现“零油耗”和“零排放”；当电池电量不足时，以燃油模式行驶，又能给电池充电，综合油耗依然比传统燃油车更低。
（1）已知该车电池能够储存电能20kW·h，小王驾驶充满电的汽车沿平直公路如图甲从A地匀速行驶至B地（路面对汽车的阻力恒定不变），假设电池消耗的电能全部用来驱动汽车行驶。当行驶到C地时，电池的能量还剩余30%，随即开启燃油模式。当汽车行驶到B地时，电池能量显示为50%（忽略充电过程中的能量损失），若该行驶模式过程中恰好消耗3L汽油，则汽车从C地到B地的过程中汽油的综合利用效率为 （汽油的热值取）；
（2）如图乙为四冲程汽油机某气缸的各冲程示意图，一个工作循环合理的顺序为 。若该汽油机以3000r/min的速度运行，则该气缸每秒对外做功 次。
12．阅读短文，回答问题。
为了响应国家“低碳环保”的号召，小明家购买了一辆混合动力汽车，如题23图-甲所示。混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶。当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另一方面通过电机给蓄电池充电。
（1）当发电机给蓄电池充电时，发电机相当于 ，蓄电池相当于 (均选填“用电器”或“电源”)
（2）如题图-乙所示，汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭。如果两个转向灯其中一个损坏时，另一个仍能正常工作。这两个转向灯在电路中的连接方式为 ，转向横杆相当于电路中的 。
（3）在该混合动力汽车上装有一种定时音乐播放器，其原理如题图-丙所示。当闭合开关S， 定时开关处于闭合状态时，指示灯 (选填“会”或“不会”)亮，播放器 (选填“会”或“不会”)播放音乐。
（4）如题图丁所示，是选取我国某汽车尾气检测仪器上的三盏指示灯的电路图，已知通过指示灯L1和L2的电流分别为4 mA 和10 mA， 则通过指示灯L3的电流可能是 mA
13． 重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图甲所示，其中输出电能与输入电能之比为重力储能系统的综合效率。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平，如图乙所示为某风力发电的重力储能综合项目，其中单个风力发电机组的平均发电功率为1600kW，某次风能充沛时，系统利用风能发电的富余电能，将2个质量均为30t的重物从地面提升至30m的高度处，实现能量储存，根据相关信息，完成以下问题（g取10N／kg）。
（1）重力储能实质上是将能量以 能的形式储存起来；
（2）如图乙中单个风力发电机组发电1h平均产生的电能是 kW·h，若某电动汽车每行驶2km的路程需消耗0.4kW·h的电能，以上电能可供该电动汽车行驶的路程是 km；
（3）储能系统将2个30t重物匀速提升至30m高处的过程中，系统对重物所做的功是 J；
（4）储能系统将2个30t重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为，则该过程的发电效率是 ，若该重力储能系统的综合效率72％，则该系统的富余电能提升重物的效率为 。
14．小明在“探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数是否有关”的实验中，连接了如图所示的电路。主要实验步骤如下：
①选用电磁铁接线柱a、c接入电路K、M之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到某位置，观察电流表示数为I。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间，闭合开关S，用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
根据以上实验步骤，回答下列问题：
（1）实验中，用 判断电磁铁磁性的强弱；
（2）请写出实验步骤中存在的问题： ；
（3）请你针对（2）中存在的问题，写出改正的步骤：②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间，闭合开关S， ，用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
（4）用该实装置还能探究电磁铁磁性强弱与 是否有关；
（5）电磁铁磁性强弱除与上述因素有关外，还与 有关。
15．小力在“探究导体电阻是否与导体横截面积有关”时，实验室为他提供了一根粗细均匀的没有绝缘外层的镍铬合金丝，一个电压恒定的电源，一只电流表，一个开关，若干带夹子的导线。小力的主要实验步骤如下：
①把一根合金丝按图所示连入电路，闭合开关，记录电流表的示数I1；
②把合金丝对折后拧在一起，作为一段合金丝再接入原电路，闭合开关，记录电流表的示数I2；
他比较数据，发现，于是得出结论：导体的电阻与导体的横截面积有关；
（1）小力的探究过程中存在的问题是： ；
（2）请你针对小力探究过程中存在的问题，写出改正措施： ；
（3）请你写出实验中需用电压恒定电源的原因： 。
16．如图甲是用电流表测量电流的实物连接图，请按要求回答：
（1）图甲中电流表测量的是通过灯泡 的电流；
（2）如果要用电流表测通过灯和的总电流，且只允许移动一根导线，应将 的右端接在电流表的 接线柱上；（均选填“a”、“b”、“c”、“-”、“0.6”或“3”）
（3）甲、乙两位同学在分组实验中，闭合开关前，他们的电流表指针均指在零刻度处，当闭合开关试触时，发现电流表指针摆动分别出现了如图乙、丙所示的两种情况，则乙的问题是 ，丙的问题是 。
巩固训练
1．小温把两个小灯泡和电表连成了如图所示的电路，若电源电压恒定，先闭合S1，再闭合S2，两表示数变化正确的是（ ）
A．电压表示数不变，电流表示数变大
B．电压表示数不变，电流表示数变小
C．电压表示数变小，电流表示数变小
D．电压表示数变小，电流表示数变大
二、填空题
2．实验中，小科连接了如图所示的电路，电源电压为且保持不变，为定值电阻。某次实验中电压表示数为，则此时滑动变阻器接入阻值与之比为 。若电阻，滑动变阻器的最大阻值为。她所选用的电压表量程为，电流表量程为。为了保证电路安全，实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是 。
三、实验探究题
3．小星利用如图甲所示电路测量小灯泡的电阻，小灯泡正常工作时电压为2.5V
（1）请根据图甲的实验电路图，在图乙中用笔画线代替导线完成实物电路的连接；
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片调节到 (选填“A”或“B”)端：小星仔细检测过所有器材后才开始用导线连接器材实验，闭合开关后发现电流表没有示数，而电压表满偏，则出现该现象的可能原因是 。
（3）排除故障后，小星闭合开关时，电压表示数为1.5V，电流表示数如图丙所示，读数为 A，接下来移动滑动变阻器的滑片测出多组电压、电流数值如下表格，则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数)；
实验次数 1 2 3
电压 (V) 1. 5 2.5 3.0
电流 (A) 0.3 0.32
（4）小星想继续测量未知定值电阻的阻值，利用如图丁所示的电路对定值电阻R 进行测量，已知滑动变阻器的最大阻值为R，实验步骤如下：
①将滑动变阻器的滑片移至最左端时，电压表的读数为U；
②将滑动变阻器的滑片移至最右端时，读出电压表示数为U1；
③待测电阻的阻值表达式为 (用已知量和测量量表示)；
四、综合题
4．如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1=10Ω，R2=5Ω。当开关S1、S2都断开时，电流表示数为0.20A。当开关S1、S2都闭合时，电流表示数为0.40A。
求：
（1）电源电压。
（2）R3的阻值。
（3）只闭合S2时，电流表的示数为多少？
5．在道路上，闯红灯拍照设备随处可见，这种设备工作室会拍摄在路口指示灯为红灯时，开过道路的车的照片。其工作原理图如下，已知光控开关接收到红灯发出的光时，会自动闭合，
压力开关受到机动车的压力时会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄。请根据所学学知识解释其工作原理。
6．某同学发现不少商场洗手间为顾客提供干手器（如图甲），他也想设计并制作一款干手器供学校使用。
（1）某同学利用电磁继电器设计了电路图（如图乙所示），实现自动化控制。闭合开关S、后，干手器感应到手伸入时，感应开关闭合，电动机开始工作。此时电磁铁上端为 极，图丙中的光敏电阻 （填“①”或“②”）符合他的设计要求。
（2）若全校师生均使用热风干手，一周累计10000次，按照某同学的设计图及干手器参数表计算干手器一周消耗的总电能。
干手器参数
额定电压 220伏
电动机额定功率 50瓦
加热功率 950瓦
工作时间 18秒
7． 图甲为自动气象站中的测温装置，它的测温电路可简化为图乙，其中的“恒流源”是一个能提供恒定电流的特殊电源，即电阻R变化时，通过R的电流大小保持不变。测温时是通过数字电压表的示数来反映环境的温度、
（1）已知电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示，则每升高1摄氏度，R的阻值增大 欧姆。
（2）某次环境温度从20摄氏度上升到30摄氏度，发现电压表的示数变化了8毫伏。当电压表的示数为216毫伏时，环境温度为多少摄氏度 (写出计算过程)
（3）已知当温度的变化值相同时，电压表示数的变化值越大，该测温装置的灵敏度越高。若要提高该测温装置的灵敏度，可换一个电流值 (选填"更大"或"更小")的恒流源。
8．某电热敷眼罩如图甲所示，有高温、中温和低温三个档位，图乙是内部简化电路图， 为加热电阻，其中 的阻值均为10Ω，通过旋转开关可以实现档位切换，正常工作时电压为5V。
（1）该电热敷眼罩可以缓解眼部疲劳，它通过发热元件对眼部加热，有助于扩张血管，增加血流量，进而改进眼部血液循环，为眼部组织细胞的生命活动提供更多的 。
（2） 旋转开关转至 (选填“ab”、 “bc”、 “cd”或“de”)时， 电热敷眼罩处于高温档工作理由是： 。
（3）若旋转开关转至 de时，电路中总电流为0.9A，则 的大小是多少
（4）旋转开关转至 cd时，求电热敷眼罩的功率。
9． 在科技展览会上，一款名为“智灵号”的智能机器人吸引了众多观众的目光。这款机器人集物理、化学和生物等技术于一体，展现了人类科技的最新成果。请你根据所学的初中科学知识，回答以下关于“智灵号”的问题。
（1）“智灵号”机器人的视觉系统采用了高清摄像头，能够清晰地识别物体的颜色和形状。摄像头的镜头相当于一个凸透镜，利用的成像原理是 。
（2）“智灵号”机器人的外壳采用了高强度的铝合金材料。铝合金适合用于机器人的外壳优点是 。(答出一点)
（3）“智灵号”机器人使用锂电池作为动力源。已知该电池的部分参数如表所示。如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”；其中有一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将上述电池从20%充满需要多少 min。(写出计算过程)
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4500mA·h
（4）锂电池的使用需要考虑其对环境的影响，要及时回收和处理。锂电池会造成环境污染的原因是 .(答出一点即可)
10．用两种不同充电桩，对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如下表，不计充电过程中的能量损失。
充电桩 电池初始状态 充电电压/V 充电电流/A 充满电的时间/h
普通充电桩 相同 220 30 10
快充充电桩 600 100
（1）一辆电车的质量为1500千克，轮胎与地面的接触面积总和为0.2平方米，停在水平地面上对地面的压强为多少
（2）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时
（3）用快充充电桩充满电，需要多少小时
（4）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。为解决此问题，除用快充充电桩充电外，再提出一种设想。
11．图甲是小金测试“坐位体前屈”的情景，将其电路简化如图乙所示，通过电压表的示数来反映前屈的成绩(滑动变阻器足够长)。
资料1：“恒流源”是一个特殊电源，工作时无论怎么移动滑片，如图电路中电流即电流表示数保持不变。
资料2：测试前，滑片P在电阻最左端，向前推滑块相当于向右移动变阻器滑片；电阻Rp的阻值随长度的变化规律如图丙所示，向右移动滑片使电阻 Rp的长度从1厘米推到2厘米，电压表的示数变化了0.1伏。
请回答：
（1）根据资料1，小金向前推滑块，电压表的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
（2）根据资料1、2，当滑片P移动到最左端时，电流表的示数为 安。
（3）小金测试时，滑块向前推动的距离为20厘米时，求此时滑动变阻器 Rp消耗的电功率。
（4）若推动滑块的长度变化值相同时，电压表示数的变化值越大，该装置的灵敏度越高。若要增大该装置的灵敏度，可适当 (选填“增大”或“减少”)恒流源的输出电流。
12．小科同学购置了一台电热水器，铭牌信息如表所示。电热水器的简化电路图如图甲所示，S1 是手动开关，S2是温控开关，置于热水器水箱内部当水温低于40℃时S2自动闭合，此时为加热状态；水温达到73℃时S2自动断开，此时为保温状态，R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。为确保安全，他还为电热水器安装了漏电保护器，如图乙所示，当I1和I2的差值达到一定值时，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开，短时间内允许通过人体的最大电流为30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
额定电压 220V
加热功率 2200W
保温功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）为确保人体触电后漏电保护器会立即断开电路，其允许通过的电流差值最大为 。
（2）求电阻R1的阻值。
（3）若不计能量的损失，求开关S2从自动闭合到自动断开过程所需的时间。
13． 智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人(如图甲)可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒；图乙为其自动开始扫地的工作原理图，当地面灰尘增多，使空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而达到自动控制工作。控制电路电源电压U为4.5伏，定值电阻 欧，R为光敏电阻，其阻值
随光照强度 E(单位 cd)的变化如图丙所示，如下表为其部分工作参数(注：电池容量指工作电流与工作总时间的乘积，电磁铁线圈电阻忽略不计)
额定工作电压 12 伏
额定功率 30 瓦
电池总容量 2.5 安时
待机指示灯额定功率 6 瓦
（1）白天，当机器人光敏电阻上的光照强度为3cd时，它就会开始扫地。求此时控制电路中R0两端的电压。
（2）为了能使扫地机器人长时间扫地，电动机不能过热工作，可通过其自带的智能开关将工作电路设定为扫地30分钟，然后待机 6 分钟，如此循环工作。求扫地机器人扫地30分钟再待机 6 分钟共消耗的电能大小。
（3）小明若想让家里的地面灰尘更少，他应该对扫地机器人的控制电路如何改进 。
14．图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和为发热电阻丝，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1=4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化，求：
（1）低温档工作时，通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
15．有一种电加热恒温箱，工作原理如图a所示，控制电路由电压 的电源、电磁继电器 (线圈电阻]R线=20Ω)、滑动变阻器 R0 (50Ω 1A)和热敏电阻 R1组成。工作电路由电压为1 的电源、阻值为48.4Ω的电热丝R2组成。当控制电路中的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，工作电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作。热敏电阻 的阻值随温度变化关系如图b所示。
（1）分析图b可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而 。
（2）工作电路正常工作1min，求电热丝R2产生的热量。
（3）通过调节控制电路中滑动变阻器R0接入电路的阻值，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度，则恒温箱能够设定的最高温度值是多少 (写出解答过程)
（4）若要提高恒温箱能够设定的最高温度值，请说出两种改进方法： 。
16．超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小东设计的模拟地磅原理的简化电路图，电源电压恒为3V，定值电阻R0规格可选，电压表 (选0~3V量程)，力敏电阻R的阻值随所受压力 F变化关系如图乙所示。上方紧密连接一轻质绝缘平板，检测时将货车模型静置于其上。
（1）若货车模型总质量为0.5kg，此时力敏电阻R的阻值为 Ω；
（2）如果用图甲所示电路检测，当定值电阻 R0一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大，电压表示数越 ；
（3）小枫将电压表改接到定值电阻R0两端后，如图丙所示，且将电压表2V刻度线处设置为货车模型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。如果设定检测的货车模型总质量不超过2kg， 则 Ro阻值应为 Ω。
（4）交通部门为预防因超载引发的交通事故，严禁货车超载的原因： 。(请从惯性角度分析原因)
17．科技小组的同学们利用电磁学知识设计了一个电路，如图甲所示。图甲电路中电源电压保持不变，指示灯的规格均为“12V 16W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示。设指示灯的电阻不变，闪烁规律为正常发光与较暗，电磁铁线圈为45Ω，衔铁的电阻不计。根据所有信息，完成下列问题：
（1）求指示灯的电阻；
（2）求电源电压；
（3）求定值电阻R0的阻值；
（4）若指示灯交替闪烁时间和频率与电流大小无关，当转向开关S与触点“4”和“5”接通，在0～0.9s这段时间内，电阻R0上消耗的电能为 J（保留两位小数）；
（5）若转向开关S与触点“3”和“4”接通，则下列现象正确的是 。
A.L1与L2一直正常发光
B.电压表示数变小
C.电路中电流增大
D.L1与L2不再闪烁
18．如图所示电路，电源电压恒定，当电路正常时，电流表的示数为3.0安，电流表的示数为1.0安，电压表V的示数为4.0伏；当三个电阻中，其中某一个电阻发生了故障，则电压表V的示数变为8伏，电流表的示数相等且不为零。则
（1）哪一个电阻发生何种故障？
（2）发生故障后电阻消耗的电功率为多少瓦？
19．如图甲是一种无叶吹风机，它与传统吹风机最大的区别是没有“叶”。启动时，底座中的电动机将空气从进风口吸入，吸入的空气经压缩后进入环形空腔，再从环形空腔上的细缝中高速吹出。
部件 功率/W
电动机 100
电热丝 1500
（1）出风口的气流加快且稳定流动时，出风框外围的空气会被大气压压入中心气流，风量被显著放大3倍之多，其原理是流速大， ；
（2）吹风机高温档下，电热丝内能增加，该内能改变的方式属于 ；
（3）该吹风机电路简化图如图乙所示，各项参数如表1所示，吹风机在高温档工作3分钟消耗的电能为 。
20．小阳同学在科技月制作了一个多挡位电热器模型。为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响，他将电表接入电路中，其电路如图所示，电源两端电压不变，。当开关S闭合，、断开时，电压表示数为，当都闭合时，电压表示数为，已知；两种状态时，消耗的功率最大值和最小值之比为；的最小功率为0.9W。请你帮小阳完成下列问题。
（1）画出上述两个状态的等效电路图；
（2）计算电阻的阻值；
（3）计算电源两端的电压；
（4）计算这个电热器模型最大挡位和最小挡位对应的功率分别是多少？
21．养生壶的原理如图所示，它有加热和保温两档。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温档。（养生壶的部分参数如表所示）
壶的容积 1.5L
额定电压 220V
加热功率 1000W
保温功率 44W
（1）R1和R2的阻值分别为 Ω和 Ω。
（2）如果养生壶的效率为70%，那么在标准大气压下要将满壶的水从20℃加热至沸腾，需要 分钟。
22．如图甲所示为具有3D打印功能的3D打印笔。该打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化，挤出热融的塑料，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的状态。内部加热电路简化后如图乙所示，R1和R2是相同的PTC 发热电阻。单个 PTC的电阻与温度的关系如表。
温度/℃ 电阻/Ω
1 120 880
2 250 1210
3 360 2200
（1）有一种熔点较低(为120℃)的镓基合金打印材料，当使用这种材料快速打印时，开关S2应处于 状态；
（2）当使用这种镓基合金打印材料缓慢打印时，求打印笔通过电流的大小；
（3）换了熔点为360℃合金打印材料该笔缓慢工作30分钟，求消耗的电能。
23．小科利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路” (如图)，两个完全相同的电磁继电器(电磁铁分别为L1和L2)，电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
压力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”(通电时可向袋子内添加食盐)和“封装系统”(通电时可完成袋口的密封)，当袋中的食盐达到一定的质量时封装。
（1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”： (选填“A”或“B”) 。
（2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少
（3）【迭代升级】小学觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小学的升级是否可行，并说明理由： 。
24．如图甲是一个电子拉力计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（P与R1间的摩擦不计）。电压表量程为0～3V，a、b是一根长为6cm的均匀电阻丝，阻值R1＝30Ω，电源电压U＝6V。
（1）要保证电压表能正常工作（即滑片P可移动到b端），电路中R0至少应为 Ω。
（2）已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示，若R0＝45Ω，开关S闭合后，当电压表指针指在0.8V处，作用在拉环上水平向右的拉力为 N。
25． 【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接受电路组成(如图甲所示)。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接受电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化为报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6伏 报警电流：≥250毫安
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示，其中，光敏电阻的大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
（1）【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压 恒为6伏，滑动变阻器规格为“2安 50欧”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻 Rx的阻值大小随光照强度变化的图像应为
A． B．
C． D．
（2）【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值 欧(线圈电阻不计)。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求(即报警电流≥250毫安) ，应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多大 (写出具体的计算过程)
（3） 【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警) ，该组同学提出以下几种方法，其中正确的是____。
A．增大电源电压 B．增加线圈匝数
C．增大线圈和衔铁之间的距离 D．更换阻值较小的保护电阻
26．有一种电子体重计的原理如图甲所示，它由均匀压力杠杆ABO、压敏电阻和踏板等元件组成。压力杠杆重 ，其右端O为支点，其左端A 压在压敏电阻上，对压敏电阻的压力用F 表示。压敏电阻的阻值大于5Ω时，其阻值R 与所受压力F 符合如图乙的关系。质量可以忽略不计的踏板固定在 B 点，其中 。图中电源电压U=5V，电流表量程为0.6A，取g=10N/ kg，求：
（1）电子秤开机后，电流表的示数是多大
（2）该电子秤能够称量的最大体重是多少
27． 随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了普通家庭。下表为某辆4轮小汽车的相关数据：
总质量：1600kg 额定功率：100kW
每个车轮与地面的接触面积：2.0×10-2m2 水箱容量：5 L
（1）该车静止在水平地面上时，地面对车的支持力 N。
（2）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转(相当于闭合开关)，请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图甲连接完整。
（3）图A是用超声测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号。图B中 是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是. 由汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描， 之间的时间间隔 超声波在空气中传播的速度 ，若汽车是匀速行驶的，请你计算汽车前进的速度是多少
28．如图是一个给冷水加热后向外供应热水的实验装置图．为了在同时开放进水管和出水管时，保证水箱内的贮水量及出水管流出的水温度恒定，在箱内安装了两根阻值分别为R 1 、R 2 的电热丝来进行加热．当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，装置能正常供应某一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 1 ，电热丝发热的总功率为P；当滑动变阻器的滑片P位于距右端1/3处，且3与4相连时，装置能正常供应另一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 2 ，电热丝发热的总功率为P'，滑动变阻器的功率为20W．已知U 1 ：U 2 =2：1，P：P'=16：15。
求：
（1）电热丝的阻值R 1 ：R 2 ；
（2）若将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端来完成供热，电热丝产生2.88×10 6 J的热量，则需要加热多长时间？（忽略热量损失）
29．如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η＜86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
30．有一款额定电压为 220 V、可进行“高、中、低”三档调节的电热器，其简化电路如右图。其中，阻值恒定的电热丝 档位调节由开关 S1、单刀双掷开关 S2 的通断来实现。
（1）当电热器开关S1 闭合、S2接a 时，电热器的电路等效电路是下列选项中的 (填字母)，此时电热器处于 (填“高”“中”或“低”)温档。
（2）在不考虑其他损耗的情况下，1kW·h的电能可供电热器中温档工作多少小时
（3）若在c、d之间串联一个 (填元件名)，即可在原有三档温度调节的基础上增加一个档位，实现四档温度调节。
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重难点10 力电综合问题
命题趋势
考点 三年考情分析 2025考向预测
1、力学与电学知识点的融合 2、功和能在力电综合中的体现：电能与机械能的转化计算，能量守恒在力电综合中的应用 3、结合生活实际的应用 在近三年浙江中考科学试卷中，力电综合问题考查一般为计算题，一般将力电综合知识与复杂的实际情境相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会考查力电综合问题。选择题可能会深化对力电综合概念和原理的考查，如分析复杂系统中多种力与电相互作用下物理量的复杂变化关系，判断不同能量转化过程中的效率变化趋势等；计算题大概率会综合多个力学和电学知识点，如将力电综合计算与电路的动态分析、力学中的物体运动状态变化、能量的综合利用等相结合，考查学生的综合分析和计算能力 。
重点诠释
【体系构建】
【重难诠释】
知识点一、欧姆定律 串并联电路特点
1．内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。公式：I＝
2．电阻串联时相当于增加了导体的长度，因此总电阻比任何一个串联电阻都大。
电阻并联时相当于增大了导体的横截面积，因此总电阻比任何一个并联电阻都小。
3．串联电路分压：在串联电路中各电阻分得的电压与它们的电阻成正比，表达式：＝；
并联电路分流：在并联电路中各支路分得的电流与它们的电阻成反比，表达式：＝。
4．串、并联电路中电流、电压、电阻的特点：
电 流 电 压 电 阻 分配规律
串联电路 I＝I1＝I2 U＝U1＋U2 R＝R1＋R2 分压：＝
并联电路 I＝I1＋I2 U＝U1＝U2 ＝＋ 分流：＝
知识点二、电磁继电器工作原理图
①实质：利用电磁铁来控制工作电路通断的一种开关。
②作用：利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路；实验远距离操纵；电力系统保护、生产过程自动化等。
2.电磁继电器分析思路：
3.电磁继电器综合分析
在电磁继电器的综合电学问题中，若题干为了达到某种目的，要采取某种措施，如问到“定值电阻R。的阻值增大还是减小 ”“滑动变阻器应左移还是右移 ”“电源电压应增大还是减小 ”遇到这种问题该如何理性分析
通常低压控制电路是一个定值电阻R0和一个可变电阻Rx串联（假设电路就两个电阻），根据电路情况，列出欧姆定律公式，再结合题干的已知条件分析变化趋势。
需要明确两点：首先，电流I是不变的（临界电流，到达此电流值衔铁就被吸下或松开）；其次，若问定值电阻R0如何变化，则默认电源电压U不变（除非题干表述电源用久了电压减小）；若问电源电压U如何变化，则默认定值电阻R0不变。
知识点三、电功率公式及简单计算问题
1.电功率计算式
③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路）
④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn
2.常见考法
①公式应用：
②纯电阻电路中——“串正并反”
当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。
当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。
串联电路中：（正比）
并联电路中：（反比）
总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。
知识点四、电功率比例计算问题
1.知识要点
①电功率物理意义：描述电流做功快慢的物理量。
②公式：←（纯电阻电路）
③比例运算：
串联：P1∶P2=U1∶U2=R1∶R2
并联：P1∶P2=I1∶I2=R2∶R1
2.常见考法
①电功率公式：
a.
b.纯电阻电路时，还有
②电功率比例关系：
a.串联：P1∶P2=W1∶W2=U1∶U2=R1∶R2
b.并联：P1∶P2=W1∶W2=I1∶I2=R2∶R1
限时提升训练
1．随州日报2023年5月25日报道了国能长源随州发电有限公司“风光水火储”综合发展的良好势头。风电、光电、水电、火电、储能多向发力，公司全面投产后预计年发电量可达60亿度。随县光电400MW项目只是公司的一部分。下列说法正确的是（ ）
A．“度”是电功率的单位，“MW”是电功的单位
B．60亿度即度，400MW即W
C．利用煤炭进行火力发电时，只要注意节约不浪费，发电效率可以达到100%并且不会对环境造成任何污染
D．风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源
【答案】D
【知识点】能源及其分类；电功率
【解析】【解答】A.“度”是电功的单位，“MW”是电功率的单位，故A错误；
B.60亿度即6×109度，400MW即4×108W，故B错误；
C.利用煤炭进行火力发电时，发电效率不能达到100%，且会对环境造成任何污染，故C错误；
D.风能、水能、太阳能可以从自然界中不断获得，属于可再生能源，故D正确。
故选D。
【分析】（1）根据对物理量单位的认识判断；
（2）根据单位换算的知识解答；
（3）任何能量转化的过程都有有能量损失；
（4）可以在短时间内得到补充的能源叫可再生能源。
二、计算题
2．小睿同学勤于思考，热爱探究，下面是他在探究中遇到的两个问题，请完成相关计算。
（1）他认为由某 电动汽车 电池上的铭牌可以算出电动汽车的牵引力，依据模型思想，他将问题简化为：锂电池释放101kW·h的能量，可以使汽车在水平路面上行驶700km，求牵引力的大小。(计算结果保留整数)
（2）将被测砖块置于坚固的水平地面上，实验小桌放在砖块上，小桌与砖块的接触面积为0.2cm2。往实验小桌上的沙盘里缓慢添加细沙，直到恰好将砖块压坏，测得小桌、沙盘和细沙的总重为100N，求砖块能承受的最大压强。
【答案】（1）解：根据做功公式W=Fs计算F=。
（2）解： 测得小桌、沙盘和细沙的总重为100N ，根据F=Ps计算可知P=
【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算
【解析】【分析】（1） 锂电池释放101kW·h的能量，可以使汽车在水平路面上行驶700km ，根据W=Fs计算 牵引力的大小 ；
（2）小桌、沙盘和细沙的总重为100N ， 小桌与砖块的接触面积为0.2cm2 。根据F=Ps计算 砖块能承受的最大压强。
3．随着新能源、低碳等理念的普及，比亚迪汽车厂生产了一批中大型油电混动新能源轿车，即在传统燃油发动机的基础上并联一个电动机共同提供动力。它可以在低速行驶时可自行选择纯电模式或油电混合模式，在高速行驶时可选择油电混合模式或纯油模式。它的部分参数如表所示。请回答：
电池容量 纯电续航里程
电池包放电电压 纯油续航里程
发动机最大功率 综合油耗
电动机最大功率 总质量
（1）轿车在纯电模式下以最大功率行驶时，流过电动机的电流为多少？
（2）轿车以最高速度行驶时受到的阻力恒为车重的0.08，当车满载以最高速度匀速行驶时：
轿车在纯油模式下高速行驶，耗油，求发动机的热效率？（百分数保留整数部分，汽油的热值，汽油的密度）
若汽车在油电混合模式下行驶，求汽车理论上的满载最高行驶速度。（忽略风阻、电流热效应等对车速的影响）
【答案】（1）160A；（2）40%，100m/s
【知识点】功率计算公式的应用；燃料的热值；热机的效率；电功率的计算
4．如图所示是某电蒸锅及其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。求：
（1）电蒸锅正常工作时保温挡的功率；
（2）电蒸锅正常工作时电阻R2的阻值；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗多少电能？
（4）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量电蒸锅的实际加热功率。电能表上标有“1200r/(kW·h)”字样，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电蒸锅接入电路中烧水，2min电能表的转盘转了40r，则电蒸锅的实际加热功率是多大？
【答案】解：（1）只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，由可得保温挡功率
（2）当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，则电阻R2的电功率P2=P热-P保=1200W-100W=1100W
电阻R2的阻值；
（3）要使1.2kg的水温度升高75℃，水需要吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×75℃=3.78×105J
由可知，消耗的电能；
（4）电蒸锅2min消耗的电能，电蒸锅的实际功率
答：（1）电蒸锅正常工作时保温挡的功率为100W；
（2）电蒸锅正常工作时电阻R2的阻值为44Ω；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗的电能为4.5×105J；
（4）电蒸锅的实际加热功率是1kW。
【知识点】比热容；电功率的计算
【解析】【分析】（1）只闭合S1时，只有R1接入电路，此时电路的电阻较大，电蒸锅处于保温挡，由可计算保温挡功率；
（2）当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，此时电路的电阻最小，根据电蒸锅处于加热挡，则电阻R2的电功率P2=P热-P保；同理计算电阻R2的阻值；
（3）根据热量计算公式Q吸=c水mΔt计算1.2kg的水温度升高75℃，水需要吸收的热量；由可计算消耗的电能；
（4）根据题目分析可知电蒸锅2min消耗的电能W，根据W=Pt计算电蒸锅的实际功率。
5．电动汽车因具有零排放、低噪音、节能等优点，得到了快速发展，但仍然存在一些制约其发展的因素，目前主要应用于城市内部交通。某智能出行平台出租的电动汽车部分参数如下表。
电池容量 48kW h
百公里耗电量 12kW h/100km
（1）①如果用 120kW的“快充”充电桩给该车充电，汽车电池最低电量不得低于电池容量的20%，则给该车从最低电量到充满电需多长时间；
②就解决电动汽车充电时间长的问题提出一条合理建议。
（2）电池容量是决定电动汽车续航里程的主要因素，若此电动汽车的能量利用率是75%，计算该车的续航里程(按汽车电池电量不得低于电池容量的20%来计算)。
（3）同样条件下，电动汽车比燃油汽车能耗小很多。某燃油汽车百公里消耗汽油10L，则电动汽车和燃油汽车百公里消耗的能量分别是多少焦耳。(汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3， 汽油的热值q=4.6×107J/kg)
【答案】（1）解： 电池电量48kW h，汽车电池最低电量不得低于电池容量的20%
，W'=48kW h-48kW h×20%=38.4kW h，
则给该车从最低电量到充满电需要的时间
。
缩短充电时间，可以提高充电功率。
（2）解： 电动汽车的能量利用率是75%，按汽车电池电量不得低于电池容量的20%来计算，可以利用的电能
W=38.4kW h×75%=28.8kW h.
电动汽车的百公里耗电量12kW h/100km，
则一公里能耗为0.12kW h，该车的续航里程
。
（3）解： 燃油汽车百公里消耗汽油10L，汽油燃烧放出的热量
Q=mq=0.7×103kg/m3×10×10-3m3×4.6×107J/kg=3.22×108J。
电动汽车的百公里耗电量12kW h/100km，消耗的能量
Q'=12kW h=4.32×107J。
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】（1）①当汽车电池容量只剩20%的时候，需要给电池充电。根据充电功率和电池容量可以计算需充电的时间。
②充电时间的长短取决于电池容量和充电的功率。
（2）根据电动汽车的能量利用率，求出电池可以利用的能量。根据百公里耗电量求出一公里的耗电量，即可计算汽车的续航里程。
（3）根据燃油汽车百公里燃烧的汽油，计算百公里消耗的能量，与电动汽车相比较即可。
6．油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提力的同时也给动力蓄电池充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大是1.0×108J。若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h，行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗燃油2.5kg，（燃油的热值为4.6×107J/kg）求：
（1）牵引力做了多少功？
（2）燃油完全燃烧可放出的热量？
（3）该油电混合动力汽车内燃机的效率？
【答案】（1）3.6×107J；（2）1.15×108J；（3）40%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；速度公式及其应用；二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
7．西川实验学校的操场上有一台电子风速仪（如图甲所示），实时为同学们提供风速信息。受它的启发，我校某物理学习小组的同学查阅资料以后设计了一台简易风速仪，其工作原理如图乙所示，装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为，均匀电阻丝AB长为24cm，阻值为60Ω，电源电压恒为30V，保护电阻为40Ω，电压表量程0~15V。弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。
风级 一级 二级 三级 四级 五级 六级
风速 0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5-7.9 8.0~10.7 10.8~13.8
风压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中点时，求电压表的示数；
（2）当电压表示数为7.5V时，风速仪所测的风为几级？
（3）在探究问题时，可以通过找出物理量之间的函数关系式，进而研究函数而得到结果。学习小组的同学们想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，即（k为常数）。结合题日，请写出风速与电压表示数的关系式。（写出推导过程，用v、k等表示）
【答案】（1）
（2）四
（3）
【知识点】电路的动态分析
8．某电动自行车在日常行驶中可以利用动力电池（蓄电池）给电动机供电，纯电续航里程70km；同时该自行车搭载了增程器（小型汽油机和发电机），在电力不足时（低于20%），车载增程器中的汽油机启动，带动发电机发电驱动电动机工作，多余的电能对蓄电池充电，油电综合续航可达200km。已知该自行车整车质量40kg，动力蓄电池最大储电量1.4kW·h，最高车速25km/h，g取10N/kg。问∶（电动机对机械能的转化率非常高，可近似看成100%）
（1）如图所示为汽油机的 冲程示意图；
（2）该电动自行车静止时与水平路面的接触面积为0.005 m2，则电动自行车对路面的压强为多少？
（3）若质量是60kg的人骑该电动自行车在水平路面上以18 km/h 的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.08倍，求行驶2h电动机做的功是多少；
（4）当动力蓄电池的蓄电量降低到20%时，增程器立即启动并给动力蓄电池充电，同时维持电动自行车继续以18km/h的速度匀速行驶，再行驶2h后蓄电池正好充满电，消耗汽油400g，汽油的热值为 则该“增程器”在此过程中的效率为多大？（结果保留到0.1%）
【答案】做功；；2.88×106J；
【知识点】燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程；压强的大小及其计算；功的计算及应用
9．一茶一世界，一味一人生，品茶已成为现代人休闲放松的一种生活方式。如图﹣1所示是一套家用控温电茶壶，图﹣2是其工作电路简图，电茶壶的加热功率是805W，R1是80Ω的定值电阻，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）。请回答以下问题：
（1）电茶壶将0.8kg的水加热，温度升高75℃需要用时400s，水吸收的热量是多少？
（2）电茶壶的保温功率是多少？
（3）小芳要对电茶壶进行改造，要求改造后加热功率不变，电茶壶整体保温功率变为原来的一半，则只需在图﹣3中 （选填“A”或“B”）处接入一个电阻，此电阻的阻值为多少？
【答案】（1）解：水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.8kg×75℃＝2.52×105J；
答：水吸收的热量是2.52×105J；
（2）解：由图﹣2可知，当温控开关S自动与触点a、b接通，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻最小，由 可知，电路中的总功率最大，电茶壶处于加热挡；
当温控开关S与c接触时，只有R2工作，电路中总电阻最大，总功率最小，电茶壶处于保温挡；
加热挡工作是R1的电功率： ，
则R2的电功率：P2＝P加﹣P1＝805W﹣605W＝200W，
电茶壶保温挡功率：P保＝P2＝200W；
答：电茶壶的保温功率是200W；
（3）B；解： 现只将该电热水壶的额定保温功率改为原来的一半，额定加热功率不变，所以R1和R2的连接不变，由 可知，只需在图﹣3中B处接入一个与R2阻值大小相等的电阻就行， 由 可知，R2的阻值： ， 所以在B处接入电阻的阻值为242Ω。 答：此电阻的阻值为242Ω。
【知识点】热量的计算；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据Q=cmΔt，可以计算水吸收的热量；
（2）电阻并联时，电阻越多，电功率越大；利用，计算电功率的大小；
（3）根据，计算电阻大小。
10．油电混动汽车全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量；当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时，只有内燃机工作，既向车轮输出能量，又给蓄电池充电，从而提高能量利用率（能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比）。某次测试人员驾驶一辆油电混动汽车在平直公路上匀速行驶100km，消耗燃油10kg，行驶时汽车牵引力恒为2000N。此过程中，蓄电池储存的能量由满电的30%增大至满电的70%。其蓄电池参数如表所示。
蓄电池参数1
电压/V 500
容量/（A·h） 150
（1）根据表格提供的参数可知该蓄电池充满电后储存的电能是多少？
（2）该油电混动汽车在测试过程中的能量利用率是多少？（）
【答案】（1）2.7×108J；（2）77%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；电功的计算
三、科普阅读题
11．阅读下列短文，回答问题：
混合动力汽车
随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车逐渐受到人们的青睐。插电式混合动力是当前比较流行的新能源汽车动力模式，它是介于纯电动汽车和燃油汽车之间的新能源汽车，具有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱和电池，可以外接充电。油电混合动力汽车燃油经济性高，驾驶性能优异。油电混合动力汽车的发动机需要燃油，起步和加速时，在电动机的辅助下，可以降低油耗。当电池电量充足时，以电动模式行驶，实现“零油耗”和“零排放”；当电池电量不足时，以燃油模式行驶，又能给电池充电，综合油耗依然比传统燃油车更低。
（1）已知该车电池能够储存电能20kW·h，小王驾驶充满电的汽车沿平直公路如图甲从A地匀速行驶至B地（路面对汽车的阻力恒定不变），假设电池消耗的电能全部用来驱动汽车行驶。当行驶到C地时，电池的能量还剩余30%，随即开启燃油模式。当汽车行驶到B地时，电池能量显示为50%（忽略充电过程中的能量损失），若该行驶模式过程中恰好消耗3L汽油，则汽车从C地到B地的过程中汽油的综合利用效率为 （汽油的热值取）；
（2）如图乙为四冲程汽油机某气缸的各冲程示意图，一个工作循环合理的顺序为 。若该汽油机以3000r/min的速度运行，则该气缸每秒对外做功 次。
【答案】（1）40%
（2）DACB；25
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程；功的计算及应用
12．阅读短文，回答问题。
为了响应国家“低碳环保”的号召，小明家购买了一辆混合动力汽车，如题23图-甲所示。混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶。当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另一方面通过电机给蓄电池充电。
（1）当发电机给蓄电池充电时，发电机相当于 ，蓄电池相当于 (均选填“用电器”或“电源”)
（2）如题图-乙所示，汽车在转向前，司机会拨动转向横杆，汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭。如果两个转向灯其中一个损坏时，另一个仍能正常工作。这两个转向灯在电路中的连接方式为 ，转向横杆相当于电路中的 。
（3）在该混合动力汽车上装有一种定时音乐播放器，其原理如题图-丙所示。当闭合开关S， 定时开关处于闭合状态时，指示灯 (选填“会”或“不会”)亮，播放器 (选填“会”或“不会”)播放音乐。
（4）如题图丁所示，是选取我国某汽车尾气检测仪器上的三盏指示灯的电路图，已知通过指示灯L1和L2的电流分别为4 mA 和10 mA， 则通过指示灯L3的电流可能是 mA
【答案】（1）电源；用电器
（2）并联；开关
（3）会；不会
（4）6或14
【知识点】电路的三种状态；串联电路和并联电路的辨别；并联电路的电流规律
【解析】【解答】（1） 当发电机给蓄电池充电时，发电机提供电能属于电源，蓄电池消耗电能属于用电器；；
综上 第1空、 电源；第2空、用电器；
（2） 两个转向灯在电路 互不干扰，所以连接方式为并联； 转向横杆相当于电路中的 开关；
综上 第1空、 并联； 第2空、开关。
（3） 当闭合开关S， 定时开关处于闭合状态时，指示灯亮，定时开关将播放器短路，不会播放音乐。
综上 第1空、会； 第2空、不会；
（4）当L2和L1并联时，二者电流之和为L3的电流，所以 通过指示灯L3=14mA，当 L3和L1并联，所以二者电流之和为L2的电流， 通过指示灯L3的电流是 6mA。
综上 第1空、 6或14.
【分析】1、完整的电路包括电源（提供电压）；导线，开关（控制电路通断）；用电器（消耗电能）。
2、电路的串并联：串联：电路元件首位相连，用电器相互干扰，并联：电路元件首首相连，用电器互不干扰，开关在干路上控制整个电路的通断，开关在支路上控制单个支路的通断；家庭、公共场所的电路为并联电路；
3、电路的三种状态：断路：电路中存在接触不良、或者损害电路中无电流；短路：电路中电流直接连接在用电器两端，用电器无电流，通路：电路正常工作；
4、并联电路规律：并联电路电压相等、支路电流之和为干路电流，电阻规律。
四、综合题
13． 重力储能是一种新型储能方式，它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放，能量转化过程如图甲所示，其中输出电能与输入电能之比为重力储能系统的综合效率。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平，如图乙所示为某风力发电的重力储能综合项目，其中单个风力发电机组的平均发电功率为1600kW，某次风能充沛时，系统利用风能发电的富余电能，将2个质量均为30t的重物从地面提升至30m的高度处，实现能量储存，根据相关信息，完成以下问题（g取10N／kg）。
（1）重力储能实质上是将能量以 能的形式储存起来；
（2）如图乙中单个风力发电机组发电1h平均产生的电能是 kW·h，若某电动汽车每行驶2km的路程需消耗0.4kW·h的电能，以上电能可供该电动汽车行驶的路程是 km；
（3）储能系统将2个30t重物匀速提升至30m高处的过程中，系统对重物所做的功是 J；
（4）储能系统将2个30t重物从30m高处放回地面的发电过程中，产生的电能为，则该过程的发电效率是 ，若该重力储能系统的综合效率72％，则该系统的富余电能提升重物的效率为 。
【答案】（1）重力势
（2）1600；8000
（3）1.8×107
（4）80%；90%
【知识点】势能的影响因素；重力及其大小的计算；机械效率；电功的计算
【解析】【解答】1） 重力储能实质上是将能量以 重力势能的行驶储存
综上 第1空为重力势
2）根据W=Pt可知，功率为1600kW，所以 1h平均产生的电能是 W=1600kW·h，汽车每公里消耗电能为0.2 kW·h ，所以可行使的路程为1600kW·h/0.2 kW·h/km=8000km
综上第1空为1600；第2空为8000
3）物体质量为60000kg，根据重力公式G=mg=600000N，根据重力势能W=Gh=600000N×30m= 1.8×107 J
综上 第1空为1.8×107
4）根据效率公式η=1.44×107 J/1.8×107 J=80%， 该重力储能系统的综合效率72％ ，所以 富余电能提升重物的效率 η=72％/80%=90%
综上第1空为80%；第2空为90%
【分析】根据重力势能、功率公式、重力公式填空
1、重力：大小为自身重力、方向竖直向下，作用点位于物体重心，计算公式G=mg，据题可知物体质量为60000kg，据此计算物体重力
2、重力势能的计算：公式为W=Gh=mgh，所以重力势能与质量和高度有关；
3、物体功率的计算，公式为W=Pt，据题可知，功率为1600kW，时间为1h，据此计算物体所做的功，汽车每公里消耗电能为0.2 kW·h，据此计算行驶的路程
4、效率的计算：公式η= W有/W总×100%，据此计算 重物从30m高处放回地面的发电过程的发电效率， 统的富余电能提升重物的效率 。
五、实验与探究题
14．小明在“探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数是否有关”的实验中，连接了如图所示的电路。主要实验步骤如下：
①选用电磁铁接线柱a、c接入电路K、M之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到某位置，观察电流表示数为I。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间，闭合开关S，用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
根据以上实验步骤，回答下列问题：
（1）实验中，用 判断电磁铁磁性的强弱；
（2）请写出实验步骤中存在的问题： ；
（3）请你针对（2）中存在的问题，写出改正的步骤：②将电磁铁接线柱a、b接入电路K、M之间，闭合开关S， ，用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数n和被吸引大头针的个数N，断开开关S；
（4）用该实装置还能探究电磁铁磁性强弱与 是否有关；
（5）电磁铁磁性强弱除与上述因素有关外，还与 有关。
【答案】（1）吸引大头针的个数
（2）没有控制两次电磁铁中的电流相同
（3）调节滑动变阻器使电路中的电流仍为I
（4）电流
（5）有无铁芯
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究；控制变量法与探究性实验方案
15．小力在“探究导体电阻是否与导体横截面积有关”时，实验室为他提供了一根粗细均匀的没有绝缘外层的镍铬合金丝，一个电压恒定的电源，一只电流表，一个开关，若干带夹子的导线。小力的主要实验步骤如下：
①把一根合金丝按图所示连入电路，闭合开关，记录电流表的示数I1；
②把合金丝对折后拧在一起，作为一段合金丝再接入原电路，闭合开关，记录电流表的示数I2；
他比较数据，发现，于是得出结论：导体的电阻与导体的横截面积有关；
（1）小力的探究过程中存在的问题是： ；
（2）请你针对小力探究过程中存在的问题，写出改正措施： ；
（3）请你写出实验中需用电压恒定电源的原因： 。
【答案】（1）改变了镍铬合金丝的长度
（2）在步骤①中将镍铬合金丝二分之一的长度接入电路中，闭合开关，记录电流表的示数I1
（3）避免电源电压对实验结果的影响
【知识点】影响电阻大小的因素
【解析】【解答】 (1)小力的探究过程中存在的问题是： 改变了镍铬合金丝的长度 ，没有控制两次实验时合金丝的长度相同。
(2)针对小力探究过程中存在的问题，改正措施： 在步骤①中将镍铬合金丝二分之一的长度接入电路中，闭合开关，记录电流表的示数I1
(3)请你写出实验中需用电压恒定电源的原因：保证电压一定时， 比较通过不同导体的电流大小， 避免电源电压对实验结果的影响 。
【分析】 (1) 影响导体电阻大小变化的因素包括导体的材料、长度、横截面积和温度，导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻，电阻是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。
(2)在材料、长度一定时， 横截面积越大，电阻越小。
(3)在电压一定时，导体的电阻越小，通过导体的电流越大。
16．如图甲是用电流表测量电流的实物连接图，请按要求回答：
（1）图甲中电流表测量的是通过灯泡 的电流；
（2）如果要用电流表测通过灯和的总电流，且只允许移动一根导线，应将 的右端接在电流表的 接线柱上；（均选填“a”、“b”、“c”、“-”、“0.6”或“3”）
（3）甲、乙两位同学在分组实验中，闭合开关前，他们的电流表指针均指在零刻度处，当闭合开关试触时，发现电流表指针摆动分别出现了如图乙、丙所示的两种情况，则乙的问题是 ，丙的问题是 。
【答案】（1）L2
（2）b；-
（3）电流表正、负接线柱接反；所选量程太大
【知识点】电流的测量及电流表的使用
【解析】【解答】（1）根据图甲实物图，电流表与灯泡L2串联，测量灯泡L2的电流。
（2）若电流表测通过L1和L2的总电流，则电流表串联在干路上，应将导线“b”的右端改接在电流表的“-”接线柱上，使电流表串联在干路上。
（3）乙图中，指针反转，连接电流表时，电流表正负接线柱接反了。
丙图中，电流表指针偏转角度太小，是电流表选择的量程太大。
【分析】（1）电流表和所测量的位置串联；
（2）电流表测量干路电流时，串联在干路上，使支路电流都通过电流表；
（3）电流表的接线柱要正入负出；电流表指针偏转角度较小时，换用较小量程测量。
（1）由电路实物图可知，电流表与灯泡L2串联，由此可知电流表测通过灯泡L2的电流。
（2）要用电流表测通过L1和L2的总电流，就要电流表串联在干路上，则由甲图可知，应将导线“b”的右端接在电流表的“-”接线柱上。
（3）[1]乙图中的指针反转，说明出现的问题是：电流表正负接线柱接反了。
[2]丙图中的指针偏转角度太小，说明出现的问题是：电流表选择的量程太大。
巩固训练
1．小温把两个小灯泡和电表连成了如图所示的电路，若电源电压恒定，先闭合S1，再闭合S2，两表示数变化正确的是（ ）
A．电压表示数不变，电流表示数变大
B．电压表示数不变，电流表示数变小
C．电压表示数变小，电流表示数变小
D．电压表示数变小，电流表示数变大
【答案】A
【知识点】欧姆定律及其应用；电路的动态分析
【解析】【分析】首先确定电器元件的串并联关系，以及电表所测的物理量，然后根据欧姆定律，结合串并联电路的特点分析判断。
【解答】根据图片可知，当只闭合S1时，电路力只有灯泡L2，此时电流表测通过它的电流，电压表测它的电压。
那么此时电流表的示数为：，此时电压表的示数等于电源电压。
再闭合开关S2时，两个灯泡并联，电流表测干路电流，电压表仍然测L2的电压。
此时电流表的示数为：，电压表的示数仍然等于电源电压。
比较可知，电压表的示数保持不变，而电流表的示数变大。
故选A。
二、填空题
2．实验中，小科连接了如图所示的电路，电源电压为且保持不变，为定值电阻。某次实验中电压表示数为，则此时滑动变阻器接入阻值与之比为 。若电阻，滑动变阻器的最大阻值为。她所选用的电压表量程为，电流表量程为。为了保证电路安全，实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是 。
【答案】1：2；2Ω≤R2≤8Ω
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用
【解析】【分析】由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路总电流。
【解答】电压表示数为2V，则定值电阻两端的电压是6V-2V=4V根据可知，串联电路中的电流是相等的，所以此时滑动变阻器R2接入阻值与R1之比为
当电流表示数为时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律可得，电阻R1两端电压串联电路的总电压等于各分电压之和，所以滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器连入电路的电阻最小为当电压表示数最大为时，R1两端电压为电路电流为
滑动变阻器接入电路的电阻最大为，故滑动变阻器接入电路的阻值范围是2Ω~8Ω。
三、实验探究题
3．小星利用如图甲所示电路测量小灯泡的电阻，小灯泡正常工作时电压为2.5V
（1）请根据图甲的实验电路图，在图乙中用笔画线代替导线完成实物电路的连接；
（2）闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片调节到 (选填“A”或“B”)端：小星仔细检测过所有器材后才开始用导线连接器材实验，闭合开关后发现电流表没有示数，而电压表满偏，则出现该现象的可能原因是 。
（3）排除故障后，小星闭合开关时，电压表示数为1.5V，电流表示数如图丙所示，读数为 A，接下来移动滑动变阻器的滑片测出多组电压、电流数值如下表格，则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数)；
实验次数 1 2 3
电压 (V) 1. 5 2.5 3.0
电流 (A) 0.3 0.32
（4）小星想继续测量未知定值电阻的阻值，利用如图丁所示的电路对定值电阻R 进行测量，已知滑动变阻器的最大阻值为R，实验步骤如下：
①将滑动变阻器的滑片移至最左端时，电压表的读数为U；
②将滑动变阻器的滑片移至最右端时，读出电压表示数为U1；
③待测电阻的阻值表达式为 (用已知量和测量量表示)；
【答案】（1）
（2）B；灯泡断路
（3）0.24；8.3
（4）
【知识点】欧姆定律及其应用；探究电流与电压、电阻的关系实验；伏安法测电阻的探究实验
四、综合题
4．如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1=10Ω，R2=5Ω。当开关S1、S2都断开时，电流表示数为0.20A。当开关S1、S2都闭合时，电流表示数为0.40A。
求：
（1）电源电压。
（2）R3的阻值。
（3）只闭合S2时，电流表的示数为多少？
【答案】（1）设电源电压为U，U=IR=I(R1+R2)=3V
（2）电阻R1中的电流： I1= =0.3A；
I3=I'-I1=0.1A
R3= =30Ω；
（3）I'1= =0.3A
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）当开关S1、S2都断开时，电阻R1与R2串联，根据U=IR总计算电源电压即可；
（2）当开关S1、S2都闭合时，电阻R1与R3并联。首先根据 计算出通过电阻R1电流，然后根据并联电路的电流规律I3=I'-I1计算出通过电阻R3的电流，最后根据欧姆定律 计算出R3的阻值；
（3）只闭合S2时，只有电阻R1工作，根据公式计算出电流表的示数即可。
5．在道路上，闯红灯拍照设备随处可见，这种设备工作室会拍摄在路口指示灯为红灯时，开过道路的车的照片。其工作原理图如下，已知光控开关接收到红灯发出的光时，会自动闭合，
压力开关受到机动车的压力时会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄。请根据所学学知识解释其工作原理。
【答案】解：光控开关在红灯时闭合，压力开关受到压力闭合，电磁铁通电产 生磁性，工作电路接通，摄像头工作拍摄，
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】电磁铁有无磁性是控制摄像系统是否工作的关键。而电磁铁有无磁性由光控开关和压力开关共同决定，分析两个开关对电磁铁的控制，然后再描述电磁铁对摄像系统的控制即可。
【解答】光控开关在红灯时闭合，压力开关受到压力闭合，电磁铁通电产 生磁性，工作电路接通，摄像头工作拍摄，
6．某同学发现不少商场洗手间为顾客提供干手器（如图甲），他也想设计并制作一款干手器供学校使用。
（1）某同学利用电磁继电器设计了电路图（如图乙所示），实现自动化控制。闭合开关S、后，干手器感应到手伸入时，感应开关闭合，电动机开始工作。此时电磁铁上端为 极，图丙中的光敏电阻 （填“①”或“②”）符合他的设计要求。
（2）若全校师生均使用热风干手，一周累计10000次，按照某同学的设计图及干手器参数表计算干手器一周消耗的总电能。
干手器参数
额定电压 220伏
电动机额定功率 50瓦
加热功率 950瓦
工作时间 18秒
【答案】（1）N；①
（2）解：此时的总功率P总=P动+P热；
干手器一周消耗的电能。
答：干手器一周消耗的总电能为。
【知识点】欧姆定律及其应用；通电螺线管的极性和电流方向的判断；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据安培定则判断磁极，根据欧姆定律分析结合电磁铁的磁性与电流大小有关分析；
（2）首先将加热功率和电机功率相加得到吹热风时的总功率，再根据W=Pt计算电能。
【解答】 （1）①根据图乙可知，电流从上方流入，线圈中的电流指向右侧，由安培定则可知，电磁铁的上端为S极；
②干手器感应到手伸入时，光强减小，此时感应开关闭合，说明电流变大，则电阻减小，因此①符合他的设计要求。
7． 图甲为自动气象站中的测温装置，它的测温电路可简化为图乙，其中的“恒流源”是一个能提供恒定电流的特殊电源，即电阻R变化时，通过R的电流大小保持不变。测温时是通过数字电压表的示数来反映环境的温度、
（1）已知电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示，则每升高1摄氏度，R的阻值增大 欧姆。
（2）某次环境温度从20摄氏度上升到30摄氏度，发现电压表的示数变化了8毫伏。当电压表的示数为216毫伏时，环境温度为多少摄氏度 (写出计算过程)
（3）已知当温度的变化值相同时，电压表示数的变化值越大，该测温装置的灵敏度越高。若要提高该测温装置的灵敏度，可换一个电流值 (选填"更大"或"更小")的恒流源。
【答案】（1）0.4
（2）流过电阻R的电流不变，根据U=IR，则△U=I△R，由图可知，20摄氏度上升到30摄氏度时，△R=4欧，所以I=2毫安，电压表示数为216毫伏，据U=IR得到R=108欧，对应温度为20摄氏度。
（3）更大
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）根据图丙分析电阻与温度变化量之间的关系。
（2）根据（1）中所得规律，计算电阻变化量，结合欧姆定律计算恒流源电流大小，得出电阻大小后根据图丙读出温度。
（3）根据“电压表示数的变化值越大，该测温装置的灵敏度越高”可知，要提高灵敏度则需增大电压变化值，由欧姆定律可知，应增大电流。
【解答】（1）由图丙可知，温度每升高20℃，电阻增大8欧姆，可知温度升高1℃电阻的变化量为。
（3）由U=IR可知，电阻变化一定时，电流值越大，电压变化值越大，灵敏度越高。
8．某电热敷眼罩如图甲所示，有高温、中温和低温三个档位，图乙是内部简化电路图， 为加热电阻，其中 的阻值均为10Ω，通过旋转开关可以实现档位切换，正常工作时电压为5V。
（1）该电热敷眼罩可以缓解眼部疲劳，它通过发热元件对眼部加热，有助于扩张血管，增加血流量，进而改进眼部血液循环，为眼部组织细胞的生命活动提供更多的 。
（2） 旋转开关转至 (选填“ab”、 “bc”、 “cd”或“de”)时， 电热敷眼罩处于高温档工作理由是： 。
（3）若旋转开关转至 de时，电路中总电流为0.9A，则 的大小是多少
（4）旋转开关转至 cd时，求电热敷眼罩的功率。
【答案】（1）氧气和营养物质
（2）de；此时电路中 R2和R3并联，电路中总电阻最小，由公式可知电路总功率最大
（3）解： 答： 的大小为12.5Ω
（4）解：开关在 cd时， 电路中仅接入
答：此时电热敷眼罩的电功率为2.5w
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；常用电热器
【解析】【分析】（1）血液与组织细胞进行物质交换，将氧气和营养物质给组织细胞，组织细胞将二氧化碳等代谢废物给血液。
（2）分析开关连接不同位置的等效电路图，根据判断档位问题。
（3）并联电路干路电流等于支路电流之和，支路电压等于电源电压。
（4）根据（2）中分析的等效电路，结合计算功率。
【解答】（1）血液能为组织细胞带来氧气和营养物质，带走代谢废物。
（2）由图乙可知，接ab时，电路为断路状态；接bc时，串联；接cd时，为的简单电路，接de时，为和的并联电路，并联电路的总电阻小于电路中任何一个电阻，由可知，此时电路的总功率最大，为高温档。
9． 在科技展览会上，一款名为“智灵号”的智能机器人吸引了众多观众的目光。这款机器人集物理、化学和生物等技术于一体，展现了人类科技的最新成果。请你根据所学的初中科学知识，回答以下关于“智灵号”的问题。
（1）“智灵号”机器人的视觉系统采用了高清摄像头，能够清晰地识别物体的颜色和形状。摄像头的镜头相当于一个凸透镜，利用的成像原理是 。
（2）“智灵号”机器人的外壳采用了高强度的铝合金材料。铝合金适合用于机器人的外壳优点是 。(答出一点)
（3）“智灵号”机器人使用锂电池作为动力源。已知该电池的部分参数如表所示。如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V 600mA”，另一个标注“输出5V 4A”；其中有一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将上述电池从20%充满需要多少 min。(写出计算过程)
电池名称 锂离子电池
电压 3.7V
容量 4500mA·h
（4）锂电池的使用需要考虑其对环境的影响，要及时回收和处理。锂电池会造成环境污染的原因是 .(答出一点即可)
【答案】（1）u>2f时成倒立缩小的实像 (写出成倒立缩小的实像，成缩小的实像；凸透镜成像规律均给分)
（2）铝合金密度比较小，等体积时质量小； (铝合金有氧化物保护膜，不容易被氧化；硬度大)等(答出一点，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）锂电池中含有有毒化学物质，会污染土壤和水体。(答出一点，合理即可)
【知识点】凸透镜成像的应用；机械效率的计算；电功计算公式的应用；新型金属材料
【解析】【分析】（1）物距大于两倍焦距时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，是照相机、摄像机的原理。
（2）铝合金密度小，体积一定时，可以减轻机器人的质量。
（3）利用所给参数计算电池储存的能量，结合机械效率计算所消耗的电能，再根据功率计算时间。
（4）锂电池中含有有毒物质，没有妥善处理会造成环境污染。
【解答】（1）照相机成倒立、缩小的实像，物距大于两倍焦距。
（2）铝合金表面有致密的氧化铝保护膜，不易被氧化，且铝合金的密度小，机器人的质量轻。
（4）锂电池中含有重金属离子等有毒物质，会造成水体、土壤污染。
10．用两种不同充电桩，对同一辆纯电动汽车充满电的相关数据如下表，不计充电过程中的能量损失。
充电桩 电池初始状态 充电电压/V 充电电流/A 充满电的时间/h
普通充电桩 相同 220 30 10
快充充电桩 600 100
（1）一辆电车的质量为1500千克，轮胎与地面的接触面积总和为0.2平方米，停在水平地面上对地面的压强为多少
（2）用普通充电桩充满电，消耗的电能为多少千瓦时
（3）用快充充电桩充满电，需要多少小时
（4）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。为解决此问题，除用快充充电桩充电外，再提出一种设想。
【答案】（1）解：电车对地面的压力为：F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N；
电车对地面的压强：。
（2）解：普通充电桩充满电，消耗的电能
W=UIt=220V×30A×10h=6600W×10h=6.6kW×10h=66kW h。
（3）解：用快充充电桩充满电，消耗的电能不变，W=66kW h；
则充电时间为：。
（4）多安装一些充电桩，设立电池交换站等
【知识点】压强的大小及其计算；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据F=G=mg计算电车对地面的压力，再根据计算电车对地面的压强；
（2）根据W=UIt求出用普通充电桩充满电，消耗的电能；
（3）使用普通充电桩充满电和使用快充充电桩充满电所消耗的电能相同，根据求出用快充充电桩充满电，需要的时间；
（4）根据题中的存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题分析解答。
【解答】（4）目前存在普通充电桩充电时间长，充电桩紧缺等问题。采用快充可以减小充电时间，多安装一些充电桩可以解决充电桩紧缺。
11．图甲是小金测试“坐位体前屈”的情景，将其电路简化如图乙所示，通过电压表的示数来反映前屈的成绩(滑动变阻器足够长)。
资料1：“恒流源”是一个特殊电源，工作时无论怎么移动滑片，如图电路中电流即电流表示数保持不变。
资料2：测试前，滑片P在电阻最左端，向前推滑块相当于向右移动变阻器滑片；电阻Rp的阻值随长度的变化规律如图丙所示，向右移动滑片使电阻 Rp的长度从1厘米推到2厘米，电压表的示数变化了0.1伏。
请回答：
（1）根据资料1，小金向前推滑块，电压表的示数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
（2）根据资料1、2，当滑片P移动到最左端时，电流表的示数为 安。
（3）小金测试时，滑块向前推动的距离为20厘米时，求此时滑动变阻器 Rp消耗的电功率。
（4）若推动滑块的长度变化值相同时，电压表示数的变化值越大，该装置的灵敏度越高。若要增大该装置的灵敏度，可适当 (选填“增大”或“减少”)恒流源的输出电流。
【答案】（1）变大
（2）0.1
（3）解： 此时滑动变阻器 Rp消耗的电功率P=I2Rp= (0.1安)2×20欧=0.2瓦，
（4）增大
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）根据乙图确定变阻器接入阻值的变化，根据U=IR分析电压表的示数变化；
（2）根据丙图确定电压表的示数变化0.1V时变阻器变化的阻值，根据计算电流表的示数；
（3）根据丙图计算此时变阻器的阻值，根据P=I2R计算变阻器的电功率；
（4）根据U=IR分析恒流源输出电流的变化即可。
【解答】（1） 根据乙图可知，定值电阻R与变阻器Rp串联，电压表测变阻器的电压。
根据资料1，小金向前推滑块，变阻器接入的阻值变大，
根据U=IR可知，此时电压表的示数变大。
（2）根据丙图可知，当变阻器接入30cm时，接入的阻值为30Ω，则
向右移动滑片使电阻 Rp的长度从1厘米推到2厘米时变化的电阻；
则通过变阻器的电流为：；
因为电流恒定不变，所以 当滑片P移动到最左端时，电流表的示数为0.1A。
（4） 若推动滑块的长度变化值相同时， 则变阻器增大的电阻相同。根据U=IR可知，此时电压表的示数变大，说明通过恒流源的输出电流变大。
12．小科同学购置了一台电热水器，铭牌信息如表所示。电热水器的简化电路图如图甲所示，S1 是手动开关，S2是温控开关，置于热水器水箱内部当水温低于40℃时S2自动闭合，此时为加热状态；水温达到73℃时S2自动断开，此时为保温状态，R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。为确保安全，他还为电热水器安装了漏电保护器，如图乙所示，当I1和I2的差值达到一定值时，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开，短时间内允许通过人体的最大电流为30mA。 [ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]
额定电压 220V
加热功率 2200W
保温功率 110W
水箱容量 0.04m
（1）为确保人体触电后漏电保护器会立即断开电路，其允许通过的电流差值最大为 。
（2）求电阻R1的阻值。
（3）若不计能量的损失，求开关S2从自动闭合到自动断开过程所需的时间。
【答案】（1）30mA
（2）解：两开关都闭合时，两电阻并联，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，
根据并联电阻的规律结合可知，
两开关都闭合时，电功率大，为加热挡，
只闭合S1时，为保温挡，保温功率为110W，
故电阻R1的阻值。
（3）解：满箱水的质量；
水温从40℃达到73℃时水吸收的热量：=5.544×106J；
若不计能量的损失，开关S2从自动闭合（加热状态）到自动断开过程所需的时间 。
【知识点】电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】 （1）根据已知条件结合I1=I2+I3分析回答；
（2）分析开关转换时电路的连接，根据电阻并联的规律结合得出不同档位电路的结构，根据得出R1大小；
（3）根据密度公式得出满箱水的质量，根据吸热公式得出水温从40℃达到73℃时水吸收的热量，根据W=Pt得出开关S2从自动闭合（加热状态）到自动断开过程所需的时间。
【解答】 （1）当I1和I2的差值达到一定值时，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开，
短时间内允许通过人体的最大电流为30mA，
根据乙图可知，I1=I2+I3，
为确保人体触电后漏电保护器会立即断开电路，其允许通过的电流差值最大为I1-I2=30mA=0.03A。
13． 智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人(如图甲)可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒；图乙为其自动开始扫地的工作原理图，当地面灰尘增多，使空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而达到自动控制工作。控制电路电源电压U为4.5伏，定值电阻 欧，R为光敏电阻，其阻值
随光照强度 E(单位 cd)的变化如图丙所示，如下表为其部分工作参数(注：电池容量指工作电流与工作总时间的乘积，电磁铁线圈电阻忽略不计)
额定工作电压 12 伏
额定功率 30 瓦
电池总容量 2.5 安时
待机指示灯额定功率 6 瓦
（1）白天，当机器人光敏电阻上的光照强度为3cd时，它就会开始扫地。求此时控制电路中R0两端的电压。
（2）为了能使扫地机器人长时间扫地，电动机不能过热工作，可通过其自带的智能开关将工作电路设定为扫地30分钟，然后待机 6 分钟，如此循环工作。求扫地机器人扫地30分钟再待机 6 分钟共消耗的电能大小。
（3）小明若想让家里的地面灰尘更少，他应该对扫地机器人的控制电路如何改进 。
【答案】（1）解： 当光照强度为为 3cd 时， 光敏电阻R=6.0Ω
（2）扫地30min消耗的电能为：
待机6min 消耗的电能为：
扫地30min和待机 6min 消耗的总电能：
（3）应该用阻值较大的电阻替换定值电阻R0
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据图丙读出电阻的阻值，结合欧姆定律计算电流和电压。
（2）分别计算扫地和待机时消耗的电能，将两部分电能加在一起，即为消耗的总电能。
（3）电磁继电器的改进中，一般保持控制电路的电流不变，通过改变电路中其他电阻的阻值或者电源电压来实现条件的改变。
【解答】（3）灰尘更少，即光照强度更大，由图丙可知，光敏电阻的阻值更小，为了使控制电路中电流不变，可增大定值电阻的阻值。
14．图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和为发热电阻丝，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1=4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化，求：
（1）低温档工作时，通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
【答案】（1）解：电源电压恒为6V，R1=4Ω，
低温档时只有R1单独工作，则通过R1的电流为：；
（2）解：只闭合S1时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，
则低温挡的功率为：；
（3）解：因为高温挡和低温挡的功率比为4：3，
所以，
S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，
因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，
故R2的功率为：P2=P高-P低=12W-9W=3W，
则R2的电阻值为：。
【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）低温挡时根据求出此时线路中的电流。
（2）根据P=I2R求出此时的电功率。
（3）根据高温挡和低温挡的功率比为4：3，可求出高档时的电功率和R2的功率，根据求出R2。
15．有一种电加热恒温箱，工作原理如图a所示，控制电路由电压 的电源、电磁继电器 (线圈电阻]R线=20Ω)、滑动变阻器 R0 (50Ω 1A)和热敏电阻 R1组成。工作电路由电压为1 的电源、阻值为48.4Ω的电热丝R2组成。当控制电路中的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，工作电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作。热敏电阻 的阻值随温度变化关系如图b所示。
（1）分析图b可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而 。
（2）工作电路正常工作1min，求电热丝R2产生的热量。
（3）通过调节控制电路中滑动变阻器R0接入电路的阻值，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度，则恒温箱能够设定的最高温度值是多少 (写出解答过程)
（4）若要提高恒温箱能够设定的最高温度值，请说出两种改进方法： 。
【答案】（1）减小
（2）工作电路正常工作1min，电热丝R2产生的电热：
（3）解： 50Ω，由图b可知，恒温箱能够设定的最高温度值是
（4）减小，U1的值或增大R0的最大阻值
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点；热量的计算
【解析】【分析】（1）由观察图b，图像越往右说明温度越高，电阻的图像越往下，说明电阻越小。
（2）根据计算产生的热量。
（3）串联电路总电阻等于电路中国各用电器电阻之和。
（4）电磁继电器的改进中，可以从保持电路中电流不变入手分析。
【解答】（1）由图b可知，温度升高，热敏电阻的阻值减小。
（4）提高最高温度，热敏电阻阻值减小，保持电路中电流不变，可以减小电源电压或增大定值电阻的阻值。
16．超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。图甲是小东设计的模拟地磅原理的简化电路图，电源电压恒为3V，定值电阻R0规格可选，电压表 (选0~3V量程)，力敏电阻R的阻值随所受压力 F变化关系如图乙所示。上方紧密连接一轻质绝缘平板，检测时将货车模型静置于其上。
（1）若货车模型总质量为0.5kg，此时力敏电阻R的阻值为 Ω；
（2）如果用图甲所示电路检测，当定值电阻 R0一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大，电压表示数越 ；
（3）小枫将电压表改接到定值电阻R0两端后，如图丙所示，且将电压表2V刻度线处设置为货车模型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。如果设定检测的货车模型总质量不超过2kg， 则 Ro阻值应为 Ω。
（4）交通部门为预防因超载引发的交通事故，严禁货车超载的原因： 。(请从惯性角度分析原因)
【答案】（1）2000
（2）小
（3）1000
（4）当超载的汽车质量越大时，惯性越大，急刹车后滑行距离大，容易产生交通事故。
【知识点】惯性；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）货车水平放置在力敏电阻上，压力等于重力。
（2）串联电路各用电器两端电压之和等于电源电压，电阻越大，分压越大。
（3）利用串联电路电压比等于电阻比，结合图乙计算阻值。
（4）分析时要注意惯性只与质量有关。
【解答】（1）质量为0.5kg，重力为，压力等于重力，由图乙可知，当压力为5N时，力敏电阻的阻值为2000欧姆。
（2）货车模型的质量越大，压力越大，由图乙可知，力敏电阻的阻值越小，由串联分压的特点可知，电阻越小，其两端的分压越小，故电压表示数越小。
（3）当货车模型的总质量为2kg时，压力为20N，由图乙可知，此时力敏电阻的阻值为500欧姆，电压表测量定值电阻两端电压，当电压表示数为2V时，力敏电阻两端的电压为，串联电路电压比等于电阻比，可知，解得。
（4）惯性大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，若货车超载时遇到紧急情况，车很难停下来，容易导致交通事故的发生。
17．科技小组的同学们利用电磁学知识设计了一个电路，如图甲所示。图甲电路中电源电压保持不变，指示灯的规格均为“12V 16W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示。设指示灯的电阻不变，闪烁规律为正常发光与较暗，电磁铁线圈为45Ω，衔铁的电阻不计。根据所有信息，完成下列问题：
（1）求指示灯的电阻；
（2）求电源电压；
（3）求定值电阻R0的阻值；
（4）若指示灯交替闪烁时间和频率与电流大小无关，当转向开关S与触点“4”和“5”接通，在0～0.9s这段时间内，电阻R0上消耗的电能为 J（保留两位小数）；
（5）若转向开关S与触点“3”和“4”接通，则下列现象正确的是 。
A.L1与L2一直正常发光
B.电压表示数变小
C.电路中电流增大
D.L1与L2不再闪烁
【解答】解：（1）指示灯的规格均为“12V 16W”，它的电阻为：；
（2）当转向开关S与触点“2”和“3”接通，衔铁没有被吸下时，定值电阻R0、电磁铁线圈与左转指示灯L1串联，此时电路的总电阻最大；
由I可知，电路中的电流最小，由P＝UI＝I2R可知，灯泡L1的实际功率变小，微弱发光；
由于电流通过电磁铁，电磁铁具有了磁性，会将衔铁拉下来，使动触点A与静触点B接触，从而导致电阻R0和电磁铁短路，此时灯泡两端的电压为电源电压，灯泡正常发光，所以电源电压为12V，左转指示灯L1正常发光，电磁铁被短路后没有了磁性，衔铁在弹簧的作用下动触点与静触点再次分离，如此反复，就实现了指示灯亮暗的交替闪烁；
（3）灯泡微弱发光时，定值电阻R0、电磁铁线圈与左转指示灯L1串联，由图乙可知，此时定值电阻R0两端的电压U0＝9.6V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时灯泡L1和电磁铁线圈的总电压：U1＝U﹣U0＝12V﹣9.6V＝2.4V，
因串联电路中各处的电流相等，由欧姆定律有：，
解得定值电阻R0的阻值：R0＝216Ω；
（4）当转向开关S与触点“4”和“5”接通时，右转指示灯L2亮暗的交替闪烁，由图乙可知，交替工作的周期为0.3s，一个周期内电阻R0通过电流的时间为0.1s，在0～0.9s这段时间内，电阻R0通电时间t＝0.3s，
则电阻R0上消耗的电能：W0＝U0It＝9.6VA×0.3s＝0.128J≈0.13J。
（5）转向开关S与触点“3”和“4”接通时，
AD.L1与L2也会交替发光，和（2）解释的原理相同，所以AD错误；
BC.电压表测量R0两端的电压，据U＝IR0，R0一定，由于两个灯为并联关系，电阻最小，总电压不变情况下，电路中电流最大，所以R0两端电压变大，所以B错误，C正确；
故选：C。
答：（1）指示灯的电阻为9Ω；（2）电源电压为12V；（3）定值电阻R0的阻值为216Ω；（4）0.13；（5）C。
18．如图所示电路，电源电压恒定，当电路正常时，电流表的示数为3.0安，电流表的示数为1.0安，电压表V的示数为4.0伏；当三个电阻中，其中某一个电阻发生了故障，则电压表V的示数变为8伏，电流表的示数相等且不为零。则
（1）哪一个电阻发生何种故障？
（2）发生故障后电阻消耗的电功率为多少瓦？
【答案】（1）断路
（2）16W
【知识点】电路的动态分析；电功率计算公式的应用
19．如图甲是一种无叶吹风机，它与传统吹风机最大的区别是没有“叶”。启动时，底座中的电动机将空气从进风口吸入，吸入的空气经压缩后进入环形空腔，再从环形空腔上的细缝中高速吹出。
部件 功率/W
电动机 100
电热丝 1500
（1）出风口的气流加快且稳定流动时，出风框外围的空气会被大气压压入中心气流，风量被显著放大3倍之多，其原理是流速大， ；
（2）吹风机高温档下，电热丝内能增加，该内能改变的方式属于 ；
（3）该吹风机电路简化图如图乙所示，各项参数如表1所示，吹风机在高温档工作3分钟消耗的电能为 。
【答案】（1）压强小
（2）做功
（3）
【知识点】流体压强与流速的关系；物体内能的改变方法；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据流体压强与流速关系；
（2）改变内能的方式包括做功和热传递。
（3）根据W=Pt计算电能。
【解答】（1）无叶风扇中心气体流速大，压强小，出风框外围的空气在大气压作用下被压进中心气流中，这就是无叶风扇的工作原理。
（2）通电时，电热丝内能增加是电流做功转化为内能，该内能的改变方式属于做功。
（3）使用吹风机在高温档工作时，电路的总功率
吹风机在高温档工作3分钟消耗的电能为
（1）无叶风扇中心气体流速大，压强小，出风框外围的空气在大气压作用下被压进中心气流中，这就是无叶风扇的工作原理。
（2）通电时，电热丝内能增加是电流做功转化为内能，该内能的改变方式属于做功。
（3）使用吹风机在高温档工作时，电路的总功率
吹风机在高温档工作3分钟消耗的电能为
20．小阳同学在科技月制作了一个多挡位电热器模型。为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响，他将电表接入电路中，其电路如图所示，电源两端电压不变，。当开关S闭合，、断开时，电压表示数为，当都闭合时，电压表示数为，已知；两种状态时，消耗的功率最大值和最小值之比为；的最小功率为0.9W。请你帮小阳完成下列问题。
（1）画出上述两个状态的等效电路图；
（2）计算电阻的阻值；
（3）计算电源两端的电压；
（4）计算这个电热器模型最大挡位和最小挡位对应的功率分别是多少？
【答案】（1）
（2）题可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比为可得
即
可得
并联时
解得
（3）串联时可得
解得
已知的最小功率为0.9W，可得
则电源电压为
（4）这个电热器模型最小挡位时，电路中的总电阻为
电功率为
这个电热器模型最大挡位的电功率为
所以这个电热器模型最小挡位和最大挡位对应的功率分别是7.2W、91.2W
【知识点】电路的动态分析；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）当开关S闭合，S1、S2断开时，三电阻串联，电压表测R1两端的电压；当S、S1、S2都闭合时，三电阻并联，电压表测电源的电压，电流表测R1和R2支路的电流之和，据此画出等效电路图；
（2）根据并联电路的电压特点可知图2中电压表的示数和电源的电压相等，根据串联电路的电流特点和欧姆定律表示出U1：U2=3：8即可求出图1的总电阻，根据欧姆定律求出图1中电路中的电流，根据P=IR2表示出R2的最小电功率，根据表示出R2的最大总功率，利用R2消耗的功率最大值P大和最小值P小之比为4：1即可求出R2的阻值；（3）根据串联电路的电压特点求出图1中R3的阻值，根据P=I2R表示出R3的最小功率即可求出电源的电压；
（4）图1中，电路中的电流最小，电路的总功率最小，根据求出电热器的最小总功率；图2中，三电阻两端的电压最大，电路的总功率最大，根据求出电热器的最答总功率。
【解答】（1）当开关S闭合，、断开时，电阻逐个顺次连接，组成串联电路；当S、、都闭合时，电流分三路分别流入电阻，即为并联连接；两个状态的等效电路图如图：
（2）由题可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比为可得
即
可得
并联时
解得
（3）串联时可得
解得
已知的最小功率为0.9W，可得
则电源电压为
（4）这个电热器模型最小挡位时，电路中的总电阻为
电功率为
这个电热器模型最大挡位的电功率为
所以这个电热器模型最小挡位和最大挡位对应的功率分别是7.2W、91.2W。
（1）当开关S闭合，、断开时，电阻逐个顺次连接，组成串联电路；当S、、都闭合时，电流分三路分别流入电阻，即为并联连接；两个状态的等效电路图如图：
（2）由题可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比为可得
即
可得----------②
并联时
解得
（3）串联时可得
解得
已知的最小功率为0.9W，可得
则电源电压为
（4）这个电热器模型最小挡位时，电路中的总电阻为
电功率为
这个电热器模型最大挡位的电功率为
所以这个电热器模型最小挡位和最大挡位对应的功率分别是7.2W、91.2W。
21．养生壶的原理如图所示，它有加热和保温两档。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温档。（养生壶的部分参数如表所示）
壶的容积 1.5L
额定电压 220V
加热功率 1000W
保温功率 44W
（1）R1和R2的阻值分别为 Ω和 Ω。
（2）如果养生壶的效率为70%，那么在标准大气压下要将满壶的水从20℃加热至沸腾，需要 分钟。
【答案】（1）48.4；1051.6
（2）12
【知识点】电功率计算公式的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】 （1）养生壶处于加热状态时，电路为R1的简单电路，根据求出R1的阻值；当开关S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，总功率最小，养生壶处于保温状态，根据欧姆定律求出此时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值；
（4）知道满壶水的体积，根据求出水的质量，在标准大气压下水的沸点为100℃，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，利用求出消耗的电能，根据求出需要的加热时间。
【解答】（1）养生壶处于加热状态时，电路为R1的简单电路，则R1的阻值：R1===48.4Ω，
当开关S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，总功率最小，养生壶处于保温状态，
由I=可得，此时电路中的总电阻：R总===1100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R2的阻值：R2=R总﹣R1=1100Ω﹣48.4Ω=1051.6Ω；（2）满壶水的体积：V=1.5L=1.5dm3=1.5×10﹣3m3，
由可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg，
在标准大气压下水的沸点为100℃，
则水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）=5.04×105J，由可得，消耗的电能：，
由可得，需要的加热时间： 。
22．如图甲所示为具有3D打印功能的3D打印笔。该打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化，挤出热融的塑料，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的状态。内部加热电路简化后如图乙所示，R1和R2是相同的PTC 发热电阻。单个 PTC的电阻与温度的关系如表。
温度/℃ 电阻/Ω
1 120 880
2 250 1210
3 360 2200
（1）有一种熔点较低(为120℃)的镓基合金打印材料，当使用这种材料快速打印时，开关S2应处于 状态；
（2）当使用这种镓基合金打印材料缓慢打印时，求打印笔通过电流的大小；
（3）换了熔点为360℃合金打印材料该笔缓慢工作30分钟，求消耗的电能。
【答案】（1）闭合
（2）
（3）
【知识点】电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）（2）由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，根据电路图分析电路结构，结合并联电路电阻规律和可知各挡位时电路的连接。
（3）由表中数据可知发热电阻的阻值，根据求出打印笔的电功率。
【解答】（1）当两个开关都闭合时，电路中两个电阻并联，电路的总电阻最小，当S闭合、S1断开时，只有R1工作，电路的总电阻较大，由可知并联时的总功率更大，缓慢打印时功率较低，所以S2应该处于断开状态。
（2）当使用这种镓基合金打印材料缓慢打印时，只有R1=880Ω接入电路，此时的电流'
（3）换了熔点为360℃合金打印材料，该笔缓慢工作只有R'1=2200Ω接入电路，
30分钟消耗的电能。
故答案为：（1）闭合。
（2）打印笔通过电流的大小为0.25A。
（3）消耗的电能39600J。
23．小科利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路” (如图)，两个完全相同的电磁继电器(电磁铁分别为L1和L2)，电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
压力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”(通电时可向袋子内添加食盐)和“封装系统”(通电时可完成袋口的密封)，当袋中的食盐达到一定的质量时封装。
（1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”： (选填“A”或“B”) 。
（2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少
（3）【迭代升级】小学觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小学的升级是否可行，并说明理由： 。
【答案】（1）B
（2）0.4
（3）适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以增强电磁铁的磁性，当电流较小时就可以停止添加实验，但压力不再改变，控制电路的电流不再改变，B永远无法工作，不能完成封装工作。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】食盐重力较小时，电磁铁的磁性较弱，不能吸引衔铁，食盐重力足够大，电磁铁吸引衔铁，结合电路连接以及欧姆定律进行分析。
【解答】（1）当食盐重力较小时，压敏电阻较大电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，不能吸引衔铁，则A通电而工作，是添加系统，当食盐重力足够大，电磁铁吸引衔铁，A电路断开，B电路通电，则B是封装系统。
（2）控制电路的电源电压U为6V，Ro为20欧，电磁铁的吸合电流I=20mA=0.02A，电路的总电阻为
根据串联电路的知，压敏电阻
根据表格中数据，食盐和托盘的重力
则食盐和托盘的质量
则食盐的质量为
（3）适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以增强电磁铁的磁性，当电流较小时就可以停止添加实验，但压力不再改变，控制电路的电流不再改变，B永远无法工作，不能完成封装工作。
24．如图甲是一个电子拉力计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（P与R1间的摩擦不计）。电压表量程为0～3V，a、b是一根长为6cm的均匀电阻丝，阻值R1＝30Ω，电源电压U＝6V。
（1）要保证电压表能正常工作（即滑片P可移动到b端），电路中R0至少应为 Ω。
（2）已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示，若R0＝45Ω，开关S闭合后，当电压表指针指在0.8V处，作用在拉环上水平向右的拉力为 N。
【答案】（1）30
（2）200
【知识点】欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）电压表正常工作的最大电压为3V，此时R1的阻值也最大，根据计算出此时通过电路的电流，再根据串联电路的电压特点计算出R0两端的电压，最后根据再计算R0的阻值；
（2）当R0=45Ω时，根据计算出此时的总电流，根据U0=IR0计算此时R0的电压，根据U1=U总-U0计算R1的电压，接下来根据计算弹簧变化的长度，根据乙图确定此时的拉力，进而推算拉力计的量程即可。
【解答】 （1）电压表示数为3V时，
电路电流：，
此时电阻R0的阻值：；
（2）当R0=45Ω时，电路中的电流：，
∴R0的电压：U0=IR0=0.08A×45Ω=3.6V，
∴R1两端的电压：U1=6V-3.6V=2.4V，
∴当电压表实数为0.8V，即Uap=0.8V，
∴，
∴由图乙可知，此时拉力为200N，
当金属滑片P拉到B点时，ΔLmax=6cm，
由乙图可知，此时拉力计最大值为600N，所以量程是0-600N。
25． 【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接受电路组成(如图甲所示)。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接受电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化为报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6伏 报警电流：≥250毫安
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示，其中，光敏电阻的大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
（1）【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压 恒为6伏，滑动变阻器规格为“2安 50欧”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻 Rx的阻值大小随光照强度变化的图像应为
A． B．
C． D．
（2）【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值 欧(线圈电阻不计)。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求(即报警电流≥250毫安) ，应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多大 (写出具体的计算过程)
（3） 【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警) ，该组同学提出以下几种方法，其中正确的是____。
A．增大电源电压 B．增加线圈匝数
C．增大线圈和衔铁之间的距离 D．更换阻值较小的保护电阻
【答案】（1）D
（2）9Ω
（3）A
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】 （1）根据图乙，结合题目的描述，分析光敏电阻Rx的阻值随光照强度的变化规律。
（2）当线圈电流为200毫安时，首先根据公式计算出总电阻，再根据串联电路特点计算出Rx的阻值。当通过线圈的电流为250mA时，再根据计算出总电阻，最后根据串联电路特点计算出变阻器此时接入阻值。
（3）当烟雾较小时，光敏电阻的阻值增大，而电磁铁吸合需要的磁场力不变，根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析判断。
【解答】 （1）根据图乙可知，当烟雾增大时，接受电路接收到的光强度越弱，衔铁被吸下来，接通报警器所在的电路而报警。此时电磁铁的磁场增强，电流增大，而总电阻减小，也就是光敏电阻的阻值减小，反之，当接受电路接收到的光强度越强时，电磁铁的磁场减弱，电流变小，而总电阻增大，也就是光敏电阻的阻值会增大，故选D。
（2）由图乙可知，控制电路中光敏电阻Rx与滑动变阻器串联；
由题知，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值Rp=15Ω，
由欧姆定律可知，此时电路的总电阻为：，
根据串联电路的电阻特点可知报警时光敏电阻的阻值：Rx=R-Rp=30Ω-15Ω=15Ω；
当通过线圈的电流为250mA时，电路的总电阻为：，
报警时光敏电阻的阻值不变，
则此时滑动变阻器连入电路的阻值应为：RP'=R'-Rx=24Ω-15Ω=9Ω。
（3）当烟雾较小时，光敏电阻的阻值增大，为了使衔铁被吸合；
A.为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变。根据R总=R1+R2可知，此时总电阻增大，根据U=IR可知，此时需要增大电源电压，故A符合题意；
B.总电阻增大时，通过电磁铁的电流减小。为了保持电磁铁的磁场强度不变，可以换用线圈匝数更多的电磁铁，故B符合题意；
C.增大线圈和衔铁之间的距离时，根据杠杆的平衡原理可知，此时磁力的力臂减小，为了吸合需要更大的磁场，故C不符合题意；
D.为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变。当电源电压不变时，需要控制总电阻不变。根据R总=R1+R2可知，光敏电阻的阻值增大，则需要减小阻值更小的保护电阻，故D符合题意。
故选ABD。
26．有一种电子体重计的原理如图甲所示，它由均匀压力杠杆ABO、压敏电阻和踏板等元件组成。压力杠杆重 ，其右端O为支点，其左端A 压在压敏电阻上，对压敏电阻的压力用F 表示。压敏电阻的阻值大于5Ω时，其阻值R 与所受压力F 符合如图乙的关系。质量可以忽略不计的踏板固定在 B 点，其中 。图中电源电压U=5V，电流表量程为0.6A，取g=10N/ kg，求：
（1）电子秤开机后，电流表的示数是多大
（2）该电子秤能够称量的最大体重是多少
【答案】（1）电子秤开机后，踏板上受到的压力为0，此时杠杆的自重对压敏电阻产生压力。
此时杠杆的重力作用在中点处，即此时重力的力臂为
；压敏电阻受到的压力为动力，力臂为L1=30cm+10cm=40cm，
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×40cm=120N×20cm；
解得：F=60N；
根据图乙可知，此时压敏电阻的阻值为50Ω；
则此时电流表的示数为：；
（2）当电流表的示数最大为0.6A时，压敏电阻的阻值：；
根据图乙可知，压敏电阻的阻值随压力变化的图像为一次函数，
设二者的关系式为R=kF+b；
当F=0时，R=60Ω；当F=270N时，R=15Ω；
那么得到：；
解得：b=60Ω，k=-；
则二者的关系式为：；
将R'=代入得到：；
解得：F=310N；
那么压敏传感器上增大的最大压力为：F=310N-60N=250N；
根据根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：250N×40cm=G×10cm；
解得：G=1000N；
即电子秤的最大称量为1000N。
【知识点】欧姆定律及其应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）首先根据杠杆的平衡条件计算出空载时压敏电阻受到的压力，再根据乙图确定此时压敏电阻的阻值，最后根据欧姆定律计算电流表的示数；
（2）当电子秤达到最大称量时，电流表的示数为0.6A，根据欧姆定律计算出此时压敏电阻的阻值。
根据图乙找到压敏电阻的阻值随压力的变化关系式，据此计算出此时压敏电阻受到的压力，最后根据杠杆的平衡条件计算踏板上产生的压力即可。
27． 随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了普通家庭。下表为某辆4轮小汽车的相关数据：
总质量：1600kg 额定功率：100kW
每个车轮与地面的接触面积：2.0×10-2m2 水箱容量：5 L
（1）该车静止在水平地面上时，地面对车的支持力 N。
（2）汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔内并旋转(相当于闭合开关)，请你用笔画线代替导线将轿车的启动原理图甲连接完整。
（3）图A是用超声测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号。图B中 是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是. 由汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描， 之间的时间间隔 超声波在空气中传播的速度 ，若汽车是匀速行驶的，请你计算汽车前进的速度是多少
【答案】（1）16000
（2）
（3）由于P1，P2 之间时间间隔为2.0s，标尺记录有30小格，故每小格为s，
其次应看出汽车两次接收（并反射）超声波的时间间隔：P1发出后经s接收到汽车反射的超声波，故在P1发出后经被车接收，
发出P1后，经2s发射P2，可知汽车接到P1后，经t1=2s-=s发出P2，
而从发出P2到汽车接收到P2并反射所历时间为，
故汽车两次接收到超声波的时间间隔为，
求出汽车两次接收超声波的位置之间间隔：，
故可算出。
【知识点】速度公式及其应用；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）对汽车进行受力分析，根据平衡力的知识计算地面对车的支持力；
（2）根据题目描述的过程，结合图片分析整个装置的工作过程，进而确定连接方式；
（3） 由题意可知，P1、P2的时间间隔为2.0秒，根据图b所示P1、P2的间隔的刻度值，即可求出图中每小格表示的时间；以及P1、n1和P2、n2之间间隔的刻度值．可以求出P1、n1和P2、n2之间的时间，即超声波由发出到接收所需要的时间．从而可以求出超声波前后两次从测速仪汽车所用的时间，结合声速，进而可以求出前后两次汽车到测速仪之间的距离．
【解答】（1） 该车静止在水平地面上时， 它受到的支持力和重力相互平衡，即二者大小相等，那么地面对汽车的支持力F=G=mg=1600kg×10N/kg=16000N；
（2）根据图片可知，旋转钥匙孔，接通控制电路，此时电磁铁产生磁场，将衔铁吸下来。此时转轴上的动触点向右移动，接通右侧的工作电路，此时电动机启动，如下图所示：
。
28．如图是一个给冷水加热后向外供应热水的实验装置图．为了在同时开放进水管和出水管时，保证水箱内的贮水量及出水管流出的水温度恒定，在箱内安装了两根阻值分别为R 1 、R 2 的电热丝来进行加热．当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，装置能正常供应某一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 1 ，电热丝发热的总功率为P；当滑动变阻器的滑片P位于距右端1/3处，且3与4相连时，装置能正常供应另一恒定温度的热水，此时电压表的示数为U 2 ，电热丝发热的总功率为P'，滑动变阻器的功率为20W．已知U 1 ：U 2 =2：1，P：P'=16：15。
求：
（1）电热丝的阻值R 1 ：R 2 ；
（2）若将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端来完成供热，电热丝产生2.88×10 6 J的热量，则需要加热多长时间？（忽略热量损失）
【答案】（1）当滑动变阻器的滑片P位于中点处，且3与1相连时，如图1所示；
当滑动变阻器的滑片P位于右端，且3与4相连时，如图2所示；
将1与3相连，同时4与2相连，滑动变阻器的滑片P位于最右端时，如图3所示；
由图可得：；
解得：，
；
解得：即R2=1.5R1；
R1：R2=2：3
（2）由图1，图2可得：
R=1.5R1=R2
由图2可知R1：R2：R=2：3：1
PR1：PR2：PR=2：3：1
PR=20W
P总2=PR1+PR2+PR=40W+60W+20W=120W
由图3可知：
R=1.5R1
=3R1+1.5R1+ R1=3R1
由图2、3可得，
∴P总3=600W
由图可知
【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】先画出三种情况的等效电路图：
（1）根据欧姆定律和电压表的示数求出图1、图2中电流关系，根据滑动变阻器消耗的电功率之比求出电热丝R1：R2之间的关系；
（2）根据电源的电压不变和图1、2中的电流关系得出三电阻之间的关系，根据P=I2R和串联电路的电流特点结合滑动变阻器的功率求出图2中电路的总功率；根据电阻的并联特点求出图3中的总电阻，再根据电源的电压不变和得出图3中的总功率，最后根据Q=W=Pt的变形式求出加热时间。
29．如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η＜86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
【答案】（1）电阻R1的阻值为40Ω；
（2）该电饭锅的保温功率为60W；
（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效。
【知识点】热量的计算；电能表参数的理解与电能的求法；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，
当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态，由算出R1的电阻；
（2）根据电能表的转数求出电饭锅处于“保温”状态下正常工作消耗的电能，根据得出保温功率；
（3）根据Q吸=c水mΔt算出水吸收的热量，由W'=P加热t'算出用时700s消耗的电能，由×100%算出该电饭锅的热效率，进而判断出该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
【解答】 （1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态，
当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态，
则R1的电阻：；
（2）“3000r/（kW h）”表示每消耗1kW h电能，电能表转盘转3000圈，
只让电饭煲在“保温”状态下工作，转盘在10min内转了30转，
则电饭锅消耗的电能为：，
电饭锅处于“保温”状态时的功率为：；
（3）水吸收的热量为：
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg ℃）×2.2kg×（100℃-23℃）=7.1148×105J；
用时700s消耗的电能为：W'=P加热t'=1210W×700s=8.47×105J，
该电饭锅的热效率为：，
故该电饭锅的热效率值达到三级能效。
30．有一款额定电压为 220 V、可进行“高、中、低”三档调节的电热器，其简化电路如右图。其中，阻值恒定的电热丝 档位调节由开关 S1、单刀双掷开关 S2 的通断来实现。
（1）当电热器开关S1 闭合、S2接a 时，电热器的电路等效电路是下列选项中的 (填字母)，此时电热器处于 (填“高”“中”或“低”)温档。
（2）在不考虑其他损耗的情况下，1kW·h的电能可供电热器中温档工作多少小时
（3）若在c、d之间串联一个 (填元件名)，即可在原有三档温度调节的基础上增加一个档位，实现四档温度调节。
【答案】（1）C；高
（2）解：处于
