类型四 综合应用类
(20分钟 20分)
1.(10分)(2025·湖南中考)为预防“倒春寒”对种子萌发的影响,科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路。整个温控电路位于温室内,且当温室内温度低于20 ℃时启用。其控制电路的电源电压恒定,R0为变阻器,热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示,电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路有高温和低温两个挡位,低温挡位可使温室内降温比较平缓,R1、R2均为加热电阻。已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时,衔铁被吸下,与触点A分开,接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20 mA时,衔铁被弹回,与触点B分开,接通触点A。
(1)调好R0的阻值,闭合开关S1、S2,电磁铁上端磁极为 极;Rt的温度升高,电磁铁磁性强弱如何变化 ;(2分)
(2)将控制电路中R0阻值调为480 Ω,可使温室内达到允许的最高温度30 ℃,达到时衔铁刚好被吸下,求控制电路的电源电压;(4分)
(3)工作电路要求:高温挡功率需在800~1 200 W之间,低温挡功率需在100~200 W之间。已知实验室只有阻值大小为20 Ω、50 Ω、200 Ω、300 Ω的加热电阻各一个,不考虑温度对加热电阻阻值的影响,则R2应选用哪一个加热电阻(写出必要的计算过程)。(4分)
2.(10分)(2025·河南中考)图甲为一款测量液体密度的装置设计图。电源电压为
12 V,R0为一定值电阻,MN间是足够长的轻质导线,金属棒竖直固定且粗细均匀。一弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端,与金属棒之间无摩擦且接触良好。已知金属棒接入电路的阻值R与弹簧所受拉力F的关系如图乙所示。容积为40 cm3的小桶通过轻绳挂在弹簧下端,闭合开关S,桶内未装液体时,电流表示数为0.2 A;测量密度时,需在桶内装满待测液体,通过读取电流表示数可得出液体密度。(不计弹簧、滑片及小桶的质量)
(1)闭合开关S,向桶内缓缓注入液体,此过程中电流表的示数 (选填“增大”或“减小”)。(1分)
(2)电路中定值电阻R0的阻值为多少 (4分)
(3)当桶内装满某种液体时,电流表的示数为0.3 A,该液体的密度为多少 (g取
10 N/kg)(4分)
(4)电路中的电源使用一段时间后,电源电压降低。用此装置测量液体密度时,若仍将电源电压视为12 V,会导致所测液体的密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(1分) 类型四 综合应用类
(20分钟 20分)
1.(10分)(2025·湖南中考)为预防“倒春寒”对种子萌发的影响,科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路。整个温控电路位于温室内,且当温室内温度低于20 ℃时启用。其控制电路的电源电压恒定,R0为变阻器,热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示,电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路有高温和低温两个挡位,低温挡位可使温室内降温比较平缓,R1、R2均为加热电阻。已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时,衔铁被吸下,与触点A分开,接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20 mA时,衔铁被弹回,与触点B分开,接通触点A。
(1)调好R0的阻值,闭合开关S1、S2,电磁铁上端磁极为 N 极;Rt的温度升高,电磁铁磁性强弱如何变化 增强 ;(2分)
(2)将控制电路中R0阻值调为480 Ω,可使温室内达到允许的最高温度30 ℃,达到时衔铁刚好被吸下,求控制电路的电源电压;(4分)
(3)工作电路要求:高温挡功率需在800~1 200 W之间,低温挡功率需在100~200 W之间。已知实验室只有阻值大小为20 Ω、50 Ω、200 Ω、300 Ω的加热电阻各一个,不考虑温度对加热电阻阻值的影响,则R2应选用哪一个加热电阻(写出必要的计算过程)。(4分)
【解析】(1)根据安培定则,用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。由图甲可知,电流从电磁铁的上端流入,所以电磁铁的上端为N极,下端为S极。由图乙可知,热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减小。当Rt温度升高时,其阻值减小,控制电路中的总电阻减小,根据欧姆定律I=,电源电压恒定,总电阻减小,所以电路中的电流增大。因为电磁铁磁性强弱与电流大小有关,电流越大,电磁铁磁性越强,所以电磁铁磁性增强。
答案:(1)N 增强
(2)当温室内温度达到30 ℃时,由图乙可知此时热敏电阻Rt的阻值为
320 Ω,R0=480 Ω,此时衔铁刚好被吸下,通过电磁铁线圈的电流I=25 mA=0.025 A,根据串联电路电阻特点,总电阻R=R0+Rt=480 Ω+320 Ω=800 Ω,则控制电路的电源电压U=IR=0.025 A×800 Ω=20 V。
(3)由于通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时,衔铁被吸下,与触点A分开,接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20 mA时,衔铁被弹回,与触点B分开,接通触点A,所以衔铁被吸下,与触点A分开,接通触点B时,为低温挡,R2接入电路,功率需在100~200 W之间,则R2的最小阻值为:R2min===242 Ω,所以R2应选用300 Ω的加热电阻。
2.(10分)(2025·河南中考)图甲为一款测量液体密度的装置设计图。电源电压为
12 V,R0为一定值电阻,MN间是足够长的轻质导线,金属棒竖直固定且粗细均匀。一弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端,与金属棒之间无摩擦且接触良好。已知金属棒接入电路的阻值R与弹簧所受拉力F的关系如图乙所示。容积为40 cm3的小桶通过轻绳挂在弹簧下端,闭合开关S,桶内未装液体时,电流表示数为0.2 A;测量密度时,需在桶内装满待测液体,通过读取电流表示数可得出液体密度。(不计弹簧、滑片及小桶的质量)
(1)闭合开关S,向桶内缓缓注入液体,此过程中电流表的示数 增大 (选填“增大”或“减小”)。(1分)
(2)电路中定值电阻R0的阻值为多少 (4分)
(3)当桶内装满某种液体时,电流表的示数为0.3 A,该液体的密度为多少 (g取
10 N/kg)(4分)
(4)电路中的电源使用一段时间后,电源电压降低。用此装置测量液体密度时,若仍将电源电压视为12 V,会导致所测液体的密度 偏小 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(1分)
【解析】(1)分析电路可知,R0和滑动变阻器R串联,电流表测电路中电流。闭合开关S,向桶内缓缓注入液体,此过程中滑片下移,滑动变阻器R接入电路的阻值变小,则总电阻变小,根据I=,知电流表的示数增大。
(4)电路中的电源使用一段时间后,电源电压降低。用此装置测量液体密度时,若仍将电源电压视为12 V,根据R=算出的总电阻偏大,则得到的滑动变阻器R接入电路的阻值偏大,则得到的弹簧所受拉力偏小,则测得的液体重力偏小,根据ρ===可知,会导致所测液体的密度偏小。
答案:(1)增大
(2)桶内未装液体时,弹簧所受拉力为零,由图乙可知,此时滑动变阻器R接入电路的阻值为50 Ω,总电阻为R总===60 Ω;则电路中定值电阻R0的阻值为R0=R总-R=60 Ω-50 Ω=10 Ω;(3)当桶内装满某种液体时,电流表的示数为0.3 A,此时总电阻为R总'===40 Ω;则此时滑动变阻器R接入电路的阻值R'=R总'-R0=
40 Ω-10 Ω=30 Ω;由图乙可知,此时弹簧所受拉力为0.4 N,则液体重力为G=0.4 N,则液体的密度为ρ====
=1×103 kg/m3。
(4)偏小
