物理9
电学
培优
1.（2019·台州）能写红黑双色的磁画板截面如图所示，按下写字笔黑色按钮写出黑色的字，按下红色按钮写出红色的字，刷子左右移动则字消失。下列说法正确的是（??
）
A.刷子可以用铁制作?????B.写黑字时笔尖为S极
C.写红字时笔尖为N极????D.写字的原理是同名磁极相互排斥
【答案】A
【解析】当按下黑色按钮，笔尖靠近磁画板时，画板上黑色的S极在上显示黑字，根据“异名磁极相互吸引”可知，这时笔尖为N极，故B错误；
当按下红色按钮，笔尖靠近磁画板时，画板上红色的N极在上显示红字，根据“异名磁极相互吸引”可知，这时笔尖为S极，故C错误；
写字的原理是“异名磁极相互吸引”，故D错误；
当用刷子左右移动时，文字消失，说明磁画板上的小磁体又在刷子的引力恢复原来的位置，因此刷子可以用铁制作，故A正确。
2.（2020·鄞州模拟）如图是某种磁悬浮灯泡的示意图。在磁悬浮灯泡的内部装有一块永磁体，在灯泡上方的展柜中安装有电磁铁。给电磁铁通电，在控制电路的调节下，能使灯泡静止悬浮在空中。关于灯泡受力情况，下列说法中正确的是(???
)
A.灯泡受到的磁力方向竖直向下
B.灯泡受到的重力方向竖直向上
C.增大通过电磁铁的电流，可使灯泡受到的磁力变大
D.灯泡能静止悬浮在空中是因为灯泡受到的磁力大于它受到的重力
【答案】C
【解析】地面附近，任何物体受到的重力方向都是竖直向下的，故B错误；
灯泡悬空静止，处于平衡状态，那么它受到的重力和磁力相互平衡。根据二力平衡的知识可知，磁力等于重力，故D错误；
根据二力平衡的知识可知，磁力的方向与重力方向相反，即竖直向上，故A错误；
增大通过电磁铁的电流，可以增强电磁铁的磁场，使灯泡受到的磁力增大，故C正确。
3．[2018·潍坊]某同学设计的煤气检测电路如图所示，电源电压不变，R为定值电阻，Q为气敏元件，其阻值随煤气浓度的升高而增大。闭合开关S，当煤气浓度升高时，下列判断正确的是( )
A．电流表示数变小，输出信号电压Uab变大
B．电流表示数变大，输出信号电压Uab变大
C．电流表示数变小，输出信号电压Uab不变
D．电流表示数变大，输出信号电压Uab减小
【答案】A
【解析】定值电阻与气敏元件串联，电流表测电路中的电流，输出信号电压Uab即气敏元件两端的电压；当煤气浓度升高时，气敏元件电阻增大，总电阻变大，电路中的电流变小，电流表示数变小；因电流变小，根据欧姆定律，R两端的电压变小，根据串联电路电压的规律，输出信号电压Uab变大。
4.（2019九上·奉化月考）如图甲所示电路，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关s，滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，电压表和电流表的示数与R的关系分别如图乙、丙所示。下列说法错误的是（
???）
A.电源电压为6V???????
B.滑动变阻器R的最大阻值是20Ω
C.R0的最小电功率为0.4W????
D.当滑片P置于中点时，R的电功率为0.8W
【答案】D
【解析】电阻R0与变阻器R串联，电压表测R0的电压，电流表测总电流；
A.根据乙图可知，当变阻器的阻值为0时，电压表的示数为6V；因为此时只有电阻R0，所以电源电压等于它的电压，也就是6V；根据丙图可知，此时的电流为0.6A，那么它的阻值为：，故A正确不合题意；
B.根据乙图可知，变阻器全部接入电路中时，电压表的示数为2V；根据丙图可知，此时的电流为0.2A；那么变阻器两端的电压：U变=U总-U0=6V-2V=4V；变阻器的最大阻值为：，故B正确不合题意；
C.根据乙和丙两图可知，电阻R0的最小功率为：P0=U0I0=2V×0.2A=0.4W，故C正确不合题意；
D.当滑片P置于中点时，变阻器接入的阻值为10Ω，那么变阻器的功率：P变=I变2R变=（）2×10Ω=0.9W，故D错误符合题意。
5.（2019·台州模拟）如图，电源电压18
V且保持不变，电流表接“0～0.6
A”量程，电压表接“0～15
V”量程，灯泡上标有“6
V，3
W”字样，灯丝电阻保持恒定不变，要求两电表示数均不超过量程，灯泡两端电压不能超过额定电压，下列说法正确的是（???
）
A.滑动变阻器的滑片向左移动时，两电表的示数都将变大
B.当电流表示数为0.4A时，电压表示数为12V
C.该电路的最大功率是10.8W
D.滑动变阻器允许调节的范围是24欧～6欧
【答案】D
【解析】滑动变阻器与灯泡串联，电压表测变阻器的电压，电流表测总电流；
A.滑动变阻器的滑片向左移动时，?变阻器接入电阻变小，那么总电阻变小，总电流变大；根据串联电路电压分配与电阻成正比可知，这时电压表的示数变小，故A错误；
B.灯泡的电阻为：；
当电流表的示数为0.4A时，灯泡的实际电压为：U'=I'R=0.4A×12Ω=4.8V；
电压表的示数为：U变=U总-U'=18V-4.8V=13.2V，故B错误；
C.电压表最大电压要≤15V，那么灯泡两端的电压就要≥3V，
因为
，
所以这时灯泡的电流要≥0.25A；
灯泡的额定功率6V，那么它的额定电流：
;
所以灯泡的电流要≤0.5A；
因为电流表的电流要≤0.6A，
所以电路电流的变化范围为0.25A~0.5A。
那么电路的最大功率为：P总=U总I总=18V×0.5A=9W，故C错误；
D.当电路电流为0.25A时，总电阻为：
；
变阻器接入电阻为：R变=R总-R=36Ω-12Ω=24Ω；当电流为0.5A时，总电阻为：;
变阻器接入电阻为：R'变=R'总-R=18Ω-12Ω=6Ω。
因此变阻器允许调节的范围是24Ω~6Ω，故D正确。
6.（2018九上·鄞州期中）如图为遥控直升飞机，该直升飞机的质量是60g，当电动机的电压为3V，通过电动机的电流为0.1A时，该直升机恰好以0.4m/s的速度匀速竖直爬升4m。则（??
）
A.电动机线圈电阻30欧????????????B.直升飞机在爬升过程中，机械能不变
C.直升飞机在爬升过程中，机械能增加2.4J???D.10s内电流通过电动机产生的热量为3J
【答案】C
【解析】A.直升飞机工作时，它的线圈电阻R不等于，故A错误；
B.直升飞机在爬升过程中，质量不变，速度不变，即动能不变；高度增大，即重力势能增大，那么它的机械能增大，故B错误；
C.直升飞机在爬升过程中，增加的机械能为W=Gh=0.06kg×10N/kg×4m=2.4J，故C正确；
D.由于无法计算出线圈电阻，因此无法通过Q=I2Rt计算产生的热量，故D错误。
7.（2020·衢州）2019年9月，荷兰科学家辛斯伯根发现：在欧洲大陆下“藏着”一块1亿多年前的“大阿德里亚”大陆。他是怎么找到这块大陆的呢？原来一些原始的磁细菌在细胞内会产生磁性物质，其磁极指向受地磁场影响，如图所示。磁细菌死后，留下的磁性物质与周围沉积物一起形成岩石。科学家根据地磁信息，就能还原出该岩石在地球上曾经所处的位置。
（1）从细胞结构看，磁细菌的细胞内没有________，因此它属于原核生物。
（2）根据图中地磁场的方向和磁细菌的指向，判断此时磁细菌鞭毛端的磁极是________。
（3）“大阿德里亚”大陆“藏到”欧洲大陆下面，可证明地壳在不断________。
【答案】（1）成形的细胞核
（2）S（南）极
（3）变动或运动
【解析】1、细菌是原核生物，细胞内没有成形的细胞核；
2、小磁针在磁场中静止时，N极的指向为磁场的方向；
3、地壳变动的证据：悬崖峭壁上岩层断裂的痕迹、采石场上弯曲的岩层、高山上的海洋生物化石、意大利那不勒斯海岸的三根大理石柱的升降（说明发生了海陆变迁）、火山和地震。
【解答】（1）磁细菌的一种细胞，在细胞内没有成形的细胞核，因此它属于原核生物；
（2）由图中的地磁场方向可知，磁细菌的鞭毛端是逆着磁场方向的，所以判断鞭毛端为磁极的S（南）极；
（3）
“大阿德里亚”大陆“藏到”欧洲大陆下面，可证明地壳在不断
变动或运动。
8.（2019·宁波模拟）科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
（1）可见，平行通电导线之间有力的作用。而且，当通入的电流方向相同时，导线相互________。
（2）平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F＝kLI1I2/r来描述。其中，I1、I2分别为两根导线中通入的电流，L为导线的长度，r为导线之间的距离，k为比例系数。某次实验数据如下：
实验次数
L/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
0.8×10-7
2
0.5
0.2
0.2
0.1
0.4×10-7
3
1.5
0.4
0.3
0.2
1.8×10-7
对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用图像中的图线________来表示。
【答案】（1）吸引
（2）图线b
【解析】（1）通电导线周围存在磁场;磁场方向和电流方向有关这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁。
（2）要用图象中的图线表示两根导线中的电流大小关系，应先分析得出两根导线中电流的数学关系式。
【解答】（1）由图可知：左边的平行通电导线在当通入方向相同的电流时，它们之间的距离变小，表明它们导线相互吸引（通电直导线周围的磁场吸引）。
（2）由安培定律
F＝kLI1I2/r
可得
k＝Fr
/LI1I2?
由表格的第1次中的数据代入得：k＝Fr
/LI1I2?=0.8×10-7N×0.1m/1m×0.2A×0.2A=2×10-7
因为
k为比例系数
，
位置固定、长度一定的两根平行导线，保持F大小不变?，所以可知I1I2=Fr
/KL=定值，所以两根导线中的电流大小关系是成反比的，图象中的图线b来表示。
9.（2019·金华）如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”。使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数；
额定电压：5伏
额定功率：5瓦
光源类型：LED
狸电池输出电压：5伏
但电池容量：4800毫安时
（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）
（1）若A球内置的磁体下端为N极，则B球内置磁体上端为________极；
（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；
（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为80%，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？
【答案】（1）南（S）
（2）I=P/U=5W/5V=1A
（3）W电池=U1I1t1=5V×4.8A×3600s=86400JW输出=W电池/80%=108000J
t2=W输出/U2I2=108000]/（5V×2A）=10800s=3h
【解析】磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。之间呈现同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的现象。电能可以转化成多种其他形式的能量。电能转化成多种其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。
【解答】（1）当两个小球靠近时，小球就相互吸引，A的下端与B的上端为异名磁极，而A球下端为N极，则B的上端为S极；
（2）由平衡台灯的参数可知，小灯泡正常发光时，P=5W，U=5V，根据P=UI，即可得出正常发光的电流；
（3）根据电池容量和输出电压，可以得出平衡灯的能够储存的能量，再根据W÷
80%
=UIt，即可得出时间；
10.（2020·江干模拟）为了防止电动机损坏，往往在电动机工作时需要与保护电阻串联，原理图如图所示，已知电源电压为U总=6V，电动机线圈有电阻，保护电阻R=4Ω。闭合开关后，电动机正常转动，此时电动机两端电压UM=2V，试求：
（1）电路中电流为多少安？
（2）电路中消耗的总电功率为多少瓦？
（3）分析比较电动机输出功率和输入功率的大小，从能量转化的角度谈谈二者不同的原因。
【答案】（1）
（2）P总=U总I=6V×1A=6W
（3）通常P输入大于P输出，解释：二者不同是因为，输入电动机的是电能，经过电动机输出的是机械能，又因为电流的热效应，所以电动机在正常工作时将电能转化为了机械能和内能，所以输出功率不能输入功率不相等。
【解析】（1）首先根据U=U总-UM计算出电阻R两端的电压，再根据计算电路中的电流；
（2）已知电路电流和总电压，根据公式
P总=U总I
计算消耗的总功率；
（3）当电流经过电动机时，电动机的线圈会发热，即电动机将电能转化为机械能和热能，从这个角度对输出功率和输入功率的大小关系进行分析即可。
11.（2020·温州模拟）下图是某型号的浴室自动防雾镜及简易工作电路图。防雾镜背面粘贴着发热的定值电阻R0，其规格为“220V，110W”，利用R0加热使镜面无法起雾，便于观察。当S1闭合时为手动加热除雾模式。当S1断开时进入自动除雾模式，当浴室中湿度达到一定值时镜子起雾，R0自动加热除雾。
（1）其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。请你再提出一个会影响镜子起雾的因素：________。
（2）镜子起雾后，R0加热约30秒后，镜面会变得清晰。某几日小明在家里观察到浴室中雾气弥漫时，镜面却一直都清晰，没有出现有雾的现象。请结合上述电路，分析其可能的1个原因________。
（3）控制电路电源U1为6伏。已知湿度感应元件有两种型号，分别为Ra、Rb，它们的阻值随浴室内空气湿度变化如图丙。厂家用湿度感应元件，当空气湿度为60%时，电磁铁衔铁刚好被吸住，工作电路开始自动加热。现要换成Rb型号湿度感应元件，保持其它条件不变，仍要做到空气湿度为60%时，工作电路开始自动加热，则应如何对控制电路部分进行改造？________。(列举两条)
（4）防雾镜工作电路连接了一个滑动变阻器R'，当R'的滑片在最左端时，工作电路的功率为110W，移动滑片能使定值电阻R0的实际功率在最大功率的25%~100%之间变化，以满足不同季节使用。请通过计算求出R'的最大阻值。
【答案】（1）镜子温度
（2）S1一直闭合R0在加热；(衔铁触头一直相碰；A断开或A拉力不足等；)
（3）增大U1；增加线圈匝数；增大铁芯；减小弹簧弹力；线圈远离支点等
（4）R0=U?/P=(220V)?/110W=440Ω，
根据P实=U实?/R0，R0不变，P实变为0.25P(1/4)，则实际电压U实变为0.5U(1/2)，则U'=U实=110V，因此R'=R0=440Ω。
【解析】1、镜子起雾实际是水蒸气在镜面上液化引起的，主要是由于镜子的温度较低，温度较高的水蒸气易遇冷液化；
2、水蒸气遇冷液化，在浴室镜面液化，的条件是镜面温度较低，水蒸气在镜面放热能发生液化。没有出现雾的现象说明没有水蒸气液化的条件，镜面温度要比水蒸气温度高不能发生液化；
3、由图可知当Ra更换成Rb时，湿度相同时湿度感应元件的电阻增大，控制电路总电阻增大，电流减小，磁性会减弱。此时要增大磁性只能通过增大电压，增加线圈匝数等方式；
4、由公式可知，当电路中的R0两端的电压最小时，发热电阻R0的功率最小，此时滑动变阻器阻值最大，分到的电压最大。根据电压关系可以得到滑动变阻器的电阻与R0的阻值关系。
【解答】（1）
其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。
当镜子温度较低时水蒸气易放热给镜子也易起雾，所以因素可以是镜子温度；
（2）由液化的条件可知，镜子不起雾的原因是镜子的温度比较高，R0对镜子加热。所以原因可能是：
S1一直闭合R0在加热；(衔铁触头一直相碰；A断开或A拉力不足等；)
；
（3）由图可知当Ra更换成Rb时，湿度相同时湿度感应元件的电阻增大，控制电路总电阻增大，电流减小，磁性会减弱。此时要增大磁性的方法有：
增大U1；增加线圈匝数；增大铁芯；减小弹簧弹力；线圈远离支点等
；
（4）由公式可知，当电路中的R0两端的电压最小时，发热电阻R0的功率最小，此时滑动变阻器阻值最大，分到的电压最大。
R0=U?/P=(220V)?/110W=440Ω，
根据P实=U实?/R0，R0不变，P实变为0.25P(1/4)，则实际电压U实变为0.5U(1/2)，则U'=U实=110V，因此R'=R0=440Ω。
12.一台家用智能电热马桶盖的铭牌上有污迹，遮挡了部分内容(见表1)。为实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能。小毛设计了该智能电热马桶盖的加热电路，分别如图甲、乙所示，R1和R2是两个定值电阻(表示两个电热丝)。查阅说明书后，发现其电路图如图丙所示。则
表1xx智能电热马桶盖铭牌上的部分内容
额定电压
220V
额定功率
P0=0
P1=20W
P2=40W
P3=
（1）观察图甲电路，其设计不合理是因为________；
（2）按图乙设计，求出R1和R2的阻值；
（3）实际测量时发现R1和R2的阻值相等，按图丙设计，求出表中的“P3”；(其中P3>P2)
（4）若R1和R2的阻值相等，相比图丙，图乙的缺点体现在________。
【答案】（1）若S1、S2同时闭合，电路短路
（2）由题中表格和电路图可知，若断开S2，闭合S1：
R1=
=2420Ω
同理，若断开S1，闭合S2：R2=
=1210Ω
（3）按图丙设计，为实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能，S1、S2应按表格所列情况进行
加热情况
停热
低温档
中温档
高温档
S1
断开
断开
闭合
闭合
S2
接b
接a
接a
接b
功率
P0=0
P1=20W
P2=40W
P3=
中温挡R1独自工作，R1=
=1210Ω，因R1阻值与R2相等，所以R2=1210Ω，而高温挡即R1和R2相并联，R1和R2两端电压还是220V，又阻值相等，所以：P3=2P2=2×40W=80W
（4）难以实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能要求，同时功率从小到大跨度不大
【解析】（1）注意分析电路中是否会有短路发生。
（2）已知功率和电压，根据公式计算电阻的阻值；
（3）根据公式可知，当i断开，开关接a时，两个电阻串联阻值最大，功率最小为20W，此为低温档；当开关闭合，接b时，两个电阻并联，此时电阻最小功率最大为高温档；那么当只有开关闭合时，只有一个电阻工作，为中温档，计算出每个电阻的阻值，最后计算高温档的总功率即可。
(4)如果两个电阻相等，那么图乙中就只能实现两个不同的功率'因此只有两个桂位，无法实现"低温、中温和高温"
位的变化。
13.（2020·温州模拟）冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水，小明设计了一款电热水壶，它可以将纯净水加热到所需的不同温度(如60℃或80℃或100℃)时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示：铁质搭钩可绕着转轴A转动，挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开。烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热向上弯曲，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，双金属片对挺杆E点向上的力F1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F2与线圈中的电流/关系如图丙。已知，CD=4厘米，DA=2厘米，发热电阻R阻值为100欧，电磁铁B的线圈电阻忽略不计。
（1）该热水壶最大允许通过的电流是________安。
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到60℃时自动切断电路，求这段时间内发热电阻R放出的热量是多少？
（3）电路和各个元件的参数都保持不变，若要升高该热水壶加热的预设温度，可以通过改变什么来实现目的，请你设计一种方法并简要说明理由。________。
【答案】（1）2.5
（2）自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力FD，
FD×DA=FC×(CD+DA)
FD=
=0.6牛
从图乙可得，通电时间t=10分
这段时间发热电阻R放出的热量
Q=
=2.904×105焦
答：这段时间内发热电阻R放出的热量是2.904×105焦。
（3）将弹簧固定点适当左移，由于弹簧伸长更多，能产生更大的拉力，使搭钩与锁扣间的摩擦力增大，需要更高的温度才能让双金属片推起挺杆
【解析】（1）根据题意可知，当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，从图丙中找到F2=0.2N，这时对应的电流就是热水壶允许通过的最大电流；
（2）A点为杠杆的支点，AD为动力臂，AC为阻力臂；当C点受到向上的力为0.2N时锁扣脱开切断电路，根据杠杆的平衡条件计算出挺杆对D点的支持力，然后通过图乙确定此时对应的加热时间，最后根据公式计算电阻R产生的热量即可；
（3）如果挂钩和锁扣之间的摩擦力增大，那么锁扣要脱开切断电路需要的施加在D点的力就会更大，根据图乙可知这时加热的时间就会更长，温度就会更高，可从弹簧对锁扣的拉力变化的角度思考解决方案。
14.（2020·三门模拟）如图甲是一种智能抽水马桶，该马桶有坐垫加热和自动冲水等功能。坐垫加热原理如图乙。R1和R2是表示电热丝的定值电阻，单刀双掷开关S2可接a或b，通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高、中、低”三档加热功能，其中低温档和中温档功率分别为22W和44W。冲水原理如图丙，出水阀打开，水箱中的水减少，空心铜球就在重力作用下，随着水位下降而向下运动，通过金属杆AB绕O点转动，向上拉动进水管阀门，使水能通过进水管进入水箱；当出水阀关闭，随着不断进水，水箱中的水位不断上升，空心铜球随着向上运动，当金属杆处于水平位置时，空心铜球恰好浸没，把进水管阀门堵严，不再进水。
（1）如果进水管阀门的受力面积是24mm2，设计能承担的压强是5×105Pa（超过该压强，阀门就关严，不再进水）。金属杆AB能绕O点转动，其质量及形变可忽略不计。重力和浮力认为作用在铜球的重心C，空心铜球体积为220cm3，AB长216mm，AO长24mm。计算：①空心铜球浸没时所受的浮力是多大？②空心铜球的最大质量是多少？
（2）坐垫在高温档工作时，S1的状态是________；S2接________(填“a”或“b”)；
（3）该智能马桶坐垫加热是全天工作的，并可以调节合适的温度。假设一天中智能马桶坐垫在高温档工作1小时，其余时间都在中温档工作，则一天共消耗多少度电？
【答案】（1）铜球完全浸没时受到的浮力：F浮=ρ水gV球=1×103kg/m3×10N/kg×220×10?6m3=2.2N|受力如图所示：
，
A处受到水向上的压力：F1=p水S=5×105Pa×24×10?6m2=12N；
由杠杆平衡条件可得：F1×OA=FB×OB，
则FB=
=1.5N，
浮球受三个力作用平衡,即F浮=FB+G，
则铜球的重力：G=F浮?FB=2.2N?1.5N=0.7N，
空心铜球的质量：m=
=
=0.07kg=70g；
（2）闭合；b
（3）由图乙可知，当断开S1，S2接a时，R1与R2串联接入，电路总电阻最大，由P=
可知，此时处于低温档；即：22W=
??????????①
当闭合S1，S2接a时，电路中只有R1接入，由P=
可知，此时处于中温档；
即：44W=
??????????②
由①②可得：R1=1100Ω，R2=1100Ω；
当闭合S1，S2接b时，R1与R2并联接入,此时电路总电阻最小，由P=
可知，此时处于高温档；
由电阻的并联可得：
=
+
=
，
解得：R并=550Ω；
那么高温档的功率：P高=
=88W
由题可知，W=P高温×1h+P中温×23h=0.088kW×1h+0.044kW×23h=1.1kW?h。
15.（2020·宁波）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P移至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
（1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是________cm。
（2）在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少?
（3）每1cm电阻丝的阻值是________?。(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
（4）如图内所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电lmin，电路消耗的电能为W。求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
【答案】（1）10
（2）当x=0时：
R变=
=5Ω
当x=20cm时，电路中电流最小，电阻最大：R总=
=9Ω
此时触点M、N之间的阻值最大，为RMN=R总-R变=9Ω-5Ω=4Ω
（3）0.4
（4）当M、N都未与铜丝接触时，W有最大值：W=W1+W2=
t+
t=
×60s+
×60s=324J
答：W的最大值为324焦耳。
【解析】（1）根据甲图可知，整个金属圆环被NM分为两部分，这两部分并联在这两点之间；在并联电路中，总电阻比任何一个电阻都小，当两个电阻的阻值相同时，总电阻达到最大；
（2）当划过MN的弧长为0时，此时电流最大，电阻最小，极MN之间全部为铜丝，电阻为零，根据公式
计算出变阻器的阻值；当滑过距离为20cm时，电流最小为0.5A，此时电阻最大，首先根据
?计算出总电阻，再根据
RMN=R总-R变计算出MN之间的最大阻值；
（3）根据乙图可知，当x=50cm时，电流恢复原值，即圆环的周长就是50cm，那么根据周长-铜丝长度计算出电阻丝的长度。当MN之间最大阻值为4Ω时，肯定是MN将整段电阻丝平均分为两部分，即每段的电阻相等，根据计算出每段电阻丝的电阻，乘以2计算出整段电阻丝的电阻，最后用电阻丝的总电阻与长度作比即可；
（4）MN两点在圆环的直径上，将整个圆环平均分为25cm，因此只要两点都不与铜丝接触，那么肯定一边电阻丝的长度为：25cm-10cm=15cm，而另一边电阻丝的长度为：40cm-15cm=25cm。根据电阻与长度成正比，分别计算出两段电阻丝的电阻，然后根据分别计算出它们消耗的电功，最后相加即可。
【解答】（1）根据甲图可知，整个金属圆环被NM分为两部分，这两部分并联在这两点之间。根据乙图可知，当滑过20cm时阻值达到最大，那么肯定是这两点之间电阻丝的电阻相等，也就是长度相等，因此整段电阻丝的长度应该是：20cm×2=40cm，而铜丝的长度应该是：50cm-40cm=10cm；
（2）
当x=0时：变阻器的阻值：?；
当x=20cm时，电路中电流最小，电阻最大：
变阻器的阻值?；?
此时触点M、N之间的阻值最大，为RMN=R总-R变=9Ω-5Ω=4Ω。
（3）根据乙图可知，当x=50cm时，电流恢复原值，即圆环的周长就是50cm，
当MN之间最大阻值为4Ω时，根据并联电路可知，
此时每段电阻丝的阻值：R=2R总=2×4Ω=8Ω；
那么整段电阻丝的阻值：8Ω×2=16Ω；
因此每1cm电阻丝的阻值：。
（4）MN两点在圆环的直径上，将整个圆环平均分为25cm，因此只要两点都不与铜丝接触，那么肯定一边电阻丝的长度为：25cm-10cm=15cm，而另一边电阻丝的长度为：40cm-15cm=25cm。
根据电阻与长度成正比，可以这两段电阻丝的阻值分别为：
；；
因此电路消耗的电能为:。
16.（2020·仙居模拟）一绝缘细绳的一端与可绕0点转动的轻质杠杆的E端相连，另一端绕过动滑轮D、定滑轮C，与滑动变阻器的滑片P相连。B为一可导电的轻质弹簧，如图所示接入电路中，一人站在地面上拉住与杠杆H端相连的细绳。已知电源电压为8V，灯泡标有“6V4.5W”字样，人的质量为50kg，人与地面的接触面积为50cm?，EO：HO=2：5。人对绳子拉力最小时，滑片刚好位于滑动变阻器的a端；人对绳子拉力最大时，电流表示数为0.4A。滑动变阻器的阻值与弹簧所受拉力的关系如下表所示：
R(Ω)
0
2
4
6
8
10
12
14
…
F(N)
0.5
50.5
100.5
150.5
200.5
250.5
300.5
350.5
…
不计杠杆、弹簧、滑片、细绳的重力，不计摩擦，不计弹簧电阻。整套装置始终处于平衡状态，物体A始终不离开地面。灯泡电阻不变，且不会被烧坏。求：
（1）人的拉力最大时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
（2）物体A的质量是多少？
（3）人的拉力最大时，人对地面的压强是多少？
【答案】（1）灯泡的电阻：
滑动变阻器阻值：
（2）人的拉力最小时，由R1=0，查表得：F1=0.5N则动滑轮的重
G动=2F1=2×0.5N=1N；
人的拉力最大时，由R2=12Ω，查表得：F2=300.5N；物体A所受重力GA=2F2﹣G动=2×300.5N﹣1N=600N；
则物体A的质量
（3）人拉力最大时，人对绳的拉力为F0，由杠杆平衡条件可知：F0×HO=F2×EO
人对地的压强：
【解析】（1）根据灯泡的额定电压和额定功率，利用公式
?计算出灯泡的电阻。当人的拉力最大时，电流为0.4A，根据公式计算出总电阻，再根据R2=R总-RL计算变阻器的阻值；
（2）当人的拉力最小时，变阻器的滑片在a端，此时变阻器的阻值为0，可根据动滑轮的工作特点，即G动=2F1计算出它的重力。根据上面的计算可知，当人的拉力最大时，变阻器的阻值为12Ω，根据表格确定此时弹簧的拉力F2，然后根据平衡公式2F2=GA+G动计算出A的重力，最后根据质量?计算A的质量。
（3）当人的拉力最大时，此时弹簧的拉力F2
，
首先根据杠杆的平衡条件计算出此时杠杆对人的拉力F0
，
然后根据F压=G-F0计算出人对地面的压力，最后根据计算人对地面的压强。
【解答】（1）
灯泡的电阻：?；
灯泡与变阻器串联，总电阻为：
此时滑动变阻器阻值：?；
（2）人的拉力最小时，滑片在a端，此时R1=0，查表得：此时弹簧的拉力F1=0.5N；
则动滑轮的重
G动=2F1=2×0.5N=1N；人的拉力最大时，由R2=12Ω，查表得：F2=300.5N；
物体A所受重力GA=2F2﹣G动=2×300.5N﹣1N=600N；则物体A的质量?。
（3）人的拉力最大时，人对绳的拉力为F0，由杠杆平衡条件可知：F0×HO=F2×EO；
那么：；人对地的压强：?。
17.（2020·江干模拟）要测量一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，小明设计了电路如图甲所示。已知小灯泡正常工作时的电阻约为20Ω。现有电流表、电压表、开关、滑动变阻器R1(10Ω
0.2A)、R2(20Ω
0.5A)、R3(10Ω
1A)各一个，导线若干，电源电压为6V。
次数
1
2
3
4
电压（伏）
2.00
3.40
3.80
4.20
电流（安）
0.18
0.19
0.20
0.22
电阻（欧）
11.11
17.89
19.00
19.09
（1）请将实验电路甲连接完整。
（2）实验中，应选择滑动变阻器________接入电路。
（3）小明测得实验数据如下表，老师认为小明测得的实验数据中有一次是不真实的，存在造假的嫌疑。请你帮忙找出哪一次并说明理由？________。
（4）小科同学做这个实验时，发现电压表的0~15V量程已坏，为了测小灯泡的额定功率，他设计了另一种实验方案。已知电阻R的阻值为10欧。
①电路如图乙所示，连接好电路；
②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I1；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I2，先算出R两端电压U0=I1R,（即灯两端的电压）和灯泡的电阻
，再根据
计算灯泡的额定功率。他按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，为使测量结果更准确，请指出该如何修改实验方案？________。
【答案】（1）
（2）R2
（3）第一组，此时滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20欧，不符合实际情况
（4）步骤②改为：开关S拨到位置1，移动滑片P直到电流表示数为0.38A
【解析】（1）电压表与灯泡并联，因为3.8V>3V，所以选择量程0~15V。电压表左边的接线柱已经接好，只需将“15”的接线柱与灯泡右边相连即可，如下图所示：
?
（2）根据第2组数据可知，此时总电阻为：；
此时变阻器接入的最大阻值为：R2=R总-RL=31.57Ω-17.89Ω=13.68Ω；
因此应该选择量程为20Ω的变阻器，即选R2；
（3）通过计算可知，在第①组数据中，此时总电阻为：；
此时变阻器接入的最大阻值为：R2=R总-RL=33.33Ω-11.11Ω=22.22Ω>20Ω；
因此错误的数据是第一组，理由是：
此时滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20欧，不符合实际情况
。
（4）为使测量结果更准确，修正方案为：步骤②改为：开关S拨到位置1，移动滑片P直到电流表示数为0.38A。
18.（2019·义乌模拟）在测定小灯泡额定功率的实验中(所用灯泡的额定电压U0=3.8V)，王强小组设计了另一种实验方案(其中电源电压未知，电阻R的阻值已知)。具体步骤如下：
①按如图所示的电路连接好电路；
②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I1；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I2。
先算出灯泡的电阻RL=________（请你用所测的量表示），再根据
，计算灯泡的额定功率。
他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是________。
要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为________。
【答案】；电灯未在额定电压下工作，灯丝的温度变化引起电阻的变化；开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数I1=U0/R=(3.8V/R)
为止
【解析】（1）L和R并联，它们两端的电压相等。当S接1时，电流表测R的电流I
1，根据U=I
1R就能计算出灯泡两端的电压；当S接2时，电流表的示数是L和R的电流之和I
2，根据I
2-I
1计算通过灯泡的电流，最后根据欧姆定律计算R
L的值；
（2）灯泡的灯丝电阻会受到温度的影响，当灯泡的电压不同时，电流不同，温度不同，自然电阻就会不同；
（3）要测灯泡的额定功率，最重要的是让灯泡两端的电压等于额定电压。因为L和R并联，所以当灯泡的电压为3.8V时，R的电压也是3.8V，而这时通过R的电流为
，据此解答。
【解答】（1）L和R并联，它们两端的电压相等。
当S接1时，电流表测R的电流I1，那么灯泡两端的电压为：UL=U1=I1R；
当S接2时，电流表的示数是L和R的电流之和I2，
那么通过灯泡的电流为：IL=I2-I1；
根据欧姆定律得到：；
（2）他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是
电灯未在额定电压下工作，灯丝的温度变化引起电阻的变化
；
（3）要测灯泡的额定功率，最重要的是让灯泡两端的电压等于额定电压，因此将上述步骤2改为：
开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数
为止。
19.（2020·温岭模拟）某同学利用5Ω、10Ω、20Ω三个电阻探究“电流与电阻的关系”，选择图甲实验。他认为更换不同电阻，其两端电压始终为电源电压。
【提出问题】结果发现：用20Ω的电阻进行实验时，电压表的读数为2.8V，更换为5Ω时，电压表的读数只有2.3V，为什么不相等？
【建立假设1】……
【实验操作1】用电压表分别接在每根导线的两端，测得各导线两端电压几乎为0。
【重建假设2】电流表分掉了那部分电压。
【实验操作2】将电压表接在电流表两端，测得电压0.1V。
【查阅资料】干电池的内部存在电阻，称为电池内阻。实际使用的干电池相当于是一个理想电源(输出电压不变)和一个电阻串联而成。如图：
，该电阻r的阻值就是干电池的内阻。
【实验操作3】该同学利用如图乙电路，改变滑动变阻器的阻值，获得三组数据如表所示。
电压表读数/V
电流表读数/A
1.08
0.34
1.4
0.1
1.48
0.04
回答下列问题：
（1）该同学用电压表分别接在每根导线的两端，这个操作基于的假设1是________。
（2）实验操作2能否说明假设2成立？并说明原因：________。
（3）这节干电池的内阻r为________Ω(保留一位小数)。
【答案】（1）可能是导线分掉那部分电压
（2）不能；因为2.8V>2.3V+0.1V
（3）1.3
【解析】（1）串联电路的总电压等于各处电压之和，只要有电阻，那么肯定会分去电压。导线其实也是有电阻的，那么导线两端也应该分担了电压，因此该同学用电压表测每根导线的电压；
（2）如果只是电流表分掉了电压，那么定值电阻的电压和电流表的电压之和应该等于2.8V，将它们的大小进行比较即可；
（3）根据串联电路U总=U+U内列出两个方程，代入表格中的两组数据，计算即可。
【解答】（1）该同学用电压表分别接在每根导线的两端，这个操作基于的假设1是：可能是导线分掉那部分电压；
（2）
实验操作2不能说明假设2成立?，理由是：
因为2.8V>2.3V+0.1V
；
（3）根据串联电路U总=U+U内得到：U总=1.4V+0.1A×r?
?
①；
U总=1.48V+0.04A×r?
?
②；
①②联立得：r=1.3Ω，U总=1.5V。物理9
电学
培优
1.（2019·台州）能写红黑双色的磁画板截面如图所示，按下写字笔黑色按钮写出黑色的字，按下红色按钮写出红色的字，刷子左右移动则字消失。下列说法正确的是（??
）
A.刷子可以用铁制作?????B.写黑字时笔尖为S极
C.写红字时笔尖为N极????D.写字的原理是同名磁极相互排斥
2.（2020·鄞州模拟）如图是某种磁悬浮灯泡的示意图。在磁悬浮灯泡的内部装有一块永磁体，在灯泡上方的展柜中安装有电磁铁。给电磁铁通电，在控制电路的调节下，能使灯泡静止悬浮在空中。关于灯泡受力情况，下列说法中正确的是(???
)
A.灯泡受到的磁力方向竖直向下
B.灯泡受到的重力方向竖直向上
C.增大通过电磁铁的电流，可使灯泡受到的磁力变大
D.灯泡能静止悬浮在空中是因为灯泡受到的磁力大于它受到的重力
3．[2018·潍坊]某同学设计的煤气检测电路如图所示，电源电压不变，R为定值电阻，Q为气敏元件，其阻值随煤气浓度的升高而增大。闭合开关S，当煤气浓度升高时，下列判断正确的是( )
A．电流表示数变小，输出信号电压Uab变大
B．电流表示数变大，输出信号电压Uab变大
C．电流表示数变小，输出信号电压Uab不变
D．电流表示数变大，输出信号电压Uab减小
4.（2019九上·奉化月考）如图甲所示电路，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关s，滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中，电压表和电流表的示数与R的关系分别如图乙、丙所示。下列说法错误的是（
???）
A.电源电压为6V???????
B.滑动变阻器R的最大阻值是20Ω
C.R0的最小电功率为0.4W????
D.当滑片P置于中点时，R的电功率为0.8W
5.（2019·台州模拟）如图，电源电压18
V且保持不变，电流表接“0～0.6
A”量程，电压表接“0～15
V”量程，灯泡上标有“6
V，3
W”字样，灯丝电阻保持恒定不变，要求两电表示数均不超过量程，灯泡两端电压不能超过额定电压，下列说法正确的是（???
）
A.滑动变阻器的滑片向左移动时，两电表的示数都将变大
B.当电流表示数为0.4A时，电压表示数为12V
C.该电路的最大功率是10.8W
D.滑动变阻器允许调节的范围是24欧～6欧
6.（2018九上·鄞州期中）如图为遥控直升飞机，该直升飞机的质量是60g，当电动机的电压为3V，通过电动机的电流为0.1A时，该直升机恰好以0.4m/s的速度匀速竖直爬升4m。则（??
）
A.电动机线圈电阻30欧????????????B.直升飞机在爬升过程中，机械能不变
C.直升飞机在爬升过程中，机械能增加2.4J???D.10s内电流通过电动机产生的热量为3J
7.（2020·衢州）2019年9月，荷兰科学家辛斯伯根发现：在欧洲大陆下“藏着”一块1亿多年前的“大阿德里亚”大陆。他是怎么找到这块大陆的呢？原来一些原始的磁细菌在细胞内会产生磁性物质，其磁极指向受地磁场影响，如图所示。磁细菌死后，留下的磁性物质与周围沉积物一起形成岩石。科学家根据地磁信息，就能还原出该岩石在地球上曾经所处的位置。
（1）从细胞结构看，磁细菌的细胞内没有________，因此它属于原核生物。
（2）根据图中地磁场的方向和磁细菌的指向，判断此时磁细菌鞭毛端的磁极是________。
（3）“大阿德里亚”大陆“藏到”欧洲大陆下面，可证明地壳在不断________。
8.（2019·宁波模拟）科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
(最后小题)
（1）可见，平行通电导线之间有力的作用。而且，当通入的电流方向相同时，导线相互________。
（2）平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F＝kLI1I2/r来描述。其中，I1、I2分别为两根导线中通入的电流，L为导线的长度，r为导线之间的距离，k为比例系数。某次实验数据如下：
实验次数
L/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
0.8×10-7
2
0.5
0.2
0.2
0.1
0.4×10-7
3
1.5
0.4
0.3
0.2
1.8×10-7
对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用图像中的图线________来表示。
9.（2019·金华）如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”。使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数；
额定电压：5伏
额定功率：5瓦
光源类型：LED
狸电池输出电压：5伏
但电池容量：4800毫安时
（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）
（1）若A球内置的磁体下端为N极，则B球内置磁体上端为________极；
（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；
（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为80%，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？
10.（2020·江干模拟）为了防止电动机损坏，往往在电动机工作时需要与保护电阻串联，原理图如图所示，已知电源电压为U总=6V，电动机线圈有电阻，保护电阻R=4Ω。闭合开关后，电动机正常转动，此时电动机两端电压UM=2V，试求：
（1）电路中电流为多少安？
（2）电路中消耗的总电功率为多少瓦？
（3）分析比较电动机输出功率和输入功率的大小，从能量转化的角度谈谈二者不同的原因。
11.（2020·温州模拟）下图是某型号的浴室自动防雾镜及简易工作电路图。防雾镜背面粘贴着发热的定值电阻R0，其规格为“220V，110W”，利用R0加热使镜面无法起雾，便于观察。当S1闭合时为手动加热除雾模式。当S1断开时进入自动除雾模式，当浴室中湿度达到一定值时镜子起雾，R0自动加热除雾。
（1）其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。请你再提出一个会影响镜子起雾的因素：________。
（2）镜子起雾后，R0加热约30秒后，镜面会变得清晰。某几日小明在家里观察到浴室中雾气弥漫时，镜面却一直都清晰，没有出现有雾的现象。请结合上述电路，分析其可能的1个原因________。
（3）控制电路电源U1为6伏。已知湿度感应元件有两种型号，分别为Ra、Rb，它们的阻值随浴室内空气湿度变化如图丙。厂家用湿度感应元件，当空气湿度为60%时，电磁铁衔铁刚好被吸住，工作电路开始自动加热。现要换成Rb型号湿度感应元件，保持其它条件不变，仍要做到空气湿度为60%时，工作电路开始自动加热，则应如何对控制电路部分进行改造？________。(列举两条)
（4）防雾镜工作电路连接了一个滑动变阻器R'，当R'的滑片在最左端时，工作电路的功率为110W，移动滑片能使定值电阻R0的实际功率在最大功率的25%~100%之间变化，以满足不同季节使用。请通过计算求出R'的最大阻值。
12.一台家用智能电热马桶盖的铭牌上有污迹，遮挡了部分内容(见表1)。为实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能。小毛设计了该智能电热马桶盖的加热电路，分别如图甲、乙所示，R1和R2是两个定值电阻(表示两个电热丝)。查阅说明书后，发现其电路图如图丙所示。则
表1xx智能电热马桶盖铭牌上的部分内容
额定电压
220V
额定功率
P0=0
P1=20W
P2=40W
P3=
（1）观察图甲电路，其设计不合理是因为________；
（2）按图乙设计，求出R1和R2的阻值；
（3）实际测量时发现R1和R2的阻值相等，按图丙设计，求出表中的“P3”；(其中P3>P2)
（4）若R1和R2的阻值相等，相比图丙，图乙的缺点体现在________。
13.（2020·温州模拟）冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水，小明设计了一款电热水壶，它可以将纯净水加热到所需的不同温度(如60℃或80℃或100℃)时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示：铁质搭钩可绕着转轴A转动，挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开。烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热向上弯曲，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，双金属片对挺杆E点向上的力F1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F2与线圈中的电流/关系如图丙。已知，CD=4厘米，DA=2厘米，发热电阻R阻值为100欧，电磁铁B的线圈电阻忽略不计。
（1）该热水壶最大允许通过的电流是________安。
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到60℃时自动切断电路，求这段时间内发热电阻R放出的热量是多少？
（3）电路和各个元件的参数都保持不变，若要升高该热水壶加热的预设温度，可以通过改变什么来实现目的，请你设计一种方法并简要说明理由。________。
、
14.（2020·三门模拟）如图甲是一种智能抽水马桶，该马桶有坐垫加热和自动冲水等功能。坐垫加热原理如图乙。R1和R2是表示电热丝的定值电阻，单刀双掷开关S2可接a或b，通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高、中、低”三档加热功能，其中低温档和中温档功率分别为22W和44W。冲水原理如图丙，出水阀打开，水箱中的水减少，空心铜球就在重力作用下，随着水位下降而向下运动，通过金属杆AB绕O点转动，向上拉动进水管阀门，使水能通过进水管进入水箱；当出水阀关闭，随着不断进水，水箱中的水位不断上升，空心铜球随着向上运动，当金属杆处于水平位置时，空心铜球恰好浸没，把进水管阀门堵严，不再进水。
（1）如果进水管阀门的受力面积是24mm2，设计能承担的压强是5×105Pa（超过该压强，阀门就关严，不再进水）。金属杆AB能绕O点转动，其质量及形变可忽略不计。重力和浮力认为作用在铜球的重心C，空心铜球体积为220cm3，AB长216mm，AO长24mm。计算：①空心铜球浸没时所受的浮力是多大？②空心铜球的最大质量是多少？
（2）坐垫在高温档工作时，S1的状态是________；S2接________(填“a”或“b”)；
（3）该智能马桶坐垫加热是全天工作的，并可以调节合适的温度。假设一天中智能马桶坐垫在高温档工作1小时，其余时间都在中温档工作，则一天共消耗多少度电？
15.（2020·宁波）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P移至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
（1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是________cm。
（2）在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少?
（3）每1cm电阻丝的阻值是________?。(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
（4）如图内所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电lmin，电路消耗的电能为W。求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
16.（2020·仙居模拟）一绝缘细绳的一端与可绕0点转动的轻质杠杆的E端相连，另一端绕过动滑轮D、定滑轮C，与滑动变阻器的滑片P相连。B为一可导电的轻质弹簧，如图所示接入电路中，一人站在地面上拉住与杠杆H端相连的细绳。已知电源电压为8V，灯泡标有“6V4.5W”字样，人的质量为50kg，人与地面的接触面积为50cm?，EO：HO=2：5。人对绳子拉力最小时，滑片刚好位于滑动变阻器的a端；人对绳子拉力最大时，电流表示数为0.4A。滑动变阻器的阻值与弹簧所受拉力的关系如下表所示：
R(Ω)
0
2
4
6
8
10
12
14
…
F(N)
0.5
50.5
100.5
150.5
200.5
250.5
300.5
350.5
…
不计杠杆、弹簧、滑片、细绳的重力，不计摩擦，不计弹簧电阻。整套装置始终处于平衡状态，物体A始终不离开地面。灯泡电阻不变，且不会被烧坏。求：
（1）人的拉力最大时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
（2）物体A的质量是多少？
（3）人的拉力最大时，人对地面的压强是多少？
17.（2020·江干模拟）要测量一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，小明设计了电路如图甲所示。已知小灯泡正常工作时的电阻约为20Ω。现有电流表、电压表、开关、滑动变阻器R1(10Ω
0.2A)、R2(20Ω
0.5A)、R3(10Ω
1A)各一个，导线若干，电源电压为6V。
次数
1
2
3
4
电压（伏）
2.00
3.40
3.80
4.20
电流（安）
0.18
0.19
0.20
0.22
电阻（欧）
11.11
17.89
19.00
19.09
（1）请将实验电路甲连接完整。
（2）实验中，应选择滑动变阻器________接入电路。
（3）小明测得实验数据如下表，老师认为小明测得的实验数据中有一次是不真实的，存在造假的嫌疑。请你帮忙找出哪一次并说明理由？________。
（4）小科同学做这个实验时，发现电压表的0~15V量程已坏，为了测小灯泡的额定功率，他设计了另一种实验方案。已知电阻R的阻值为10欧。
①电路如图乙所示，连接好电路；
②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I1；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I2，先算出R两端电压U0=I1R,（即灯两端的电压）和灯泡的电阻
，再根据
计算灯泡的额定功率。他按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，为使测量结果更准确，请指出该如何修改实验方案？________。
18.（2019·义乌模拟）在测定小灯泡额定功率的实验中(所用灯泡的额定电压U0=3.8V)，王强小组设计了另一种实验方案(其中电源电压未知，电阻R的阻值已知)。具体步骤如下：
①按如图所示的电路连接好电路；
②开关S拔到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I1；
③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I2。
先算出灯泡的电阻RL=________（请你用所测的量表示），再根据
，计算灯泡的额定功率。
他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是________。
要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为________。
19.（2020·温岭模拟）某同学利用5Ω、10Ω、20Ω三个电阻探究“电流与电阻的关系”，选择图甲实验。他认为更换不同电阻，其两端电压始终为电源电压。
【提出问题】结果发现：用20Ω的电阻进行实验时，电压表的读数为2.8V，更换为5Ω时，电压表的读数只有2.3V，为什么不相等？
【建立假设1】……
【实验操作1】用电压表分别接在每根导线的两端，测得各导线两端电压几乎为0。
【重建假设2】电流表分掉了那部分电压。
【实验操作2】将电压表接在电流表两端，测得电压0.1V。
【查阅资料】干电池的内部存在电阻，称为电池内阻。实际使用的干电池相当于是一个理想电源(输出电压不变)和一个电阻串联而成。如图：
，该电阻r的阻值就是干电池的内阻。
【实验操作3】该同学利用如图乙电路，改变滑动变阻器的阻值，获得三组数据如表所示。
电压表读数/V
电流表读数/A
1.08
0.34
1.4
0.1
1.48
0.04
回答下列问题：
（1）该同学用电压表分别接在每根导线的两端，这个操作基于的假设1是________。
（2）实验操作2能否说明假设2成立？并说明原因：________。
（3）这节干电池的内阻r为________Ω(保留一位小数)。
