专题8物理解答题(原卷版+解析)2

专题8物理解答题【命题重点】物理解答题在中考试卷中主要有两种类型:力学综合计算题和电学综合计算题。力学计算中往往涉及速度、压强、浮力、功和功率、简单机械的运用等。电学计算往往涉及电压、电流、电阻、电功和电功率等的计算。【方法要点】计算题的一般解答步骤:①认真审题,明确现象与过程,明确给出的条件并挖掘题中的隐含条件。②确定答题的方向,弄清在考什么知识点,选择合适的规律与公式。③列出表达式,注意适用条件和量的一一对应。④代入数据求解,注意单位统一。【例题精析】类型1力学综合计算题1．一盛水的圆柱形平底容器静置于水平桌面上，容器的底面积为200cm2，容器和水的总重为100N；用一轻质细绳（绳的粗细和重力均不计）将一圆柱体M挂在弹簧测力计上，此时弹簧测力计的示数为24N，如图甲所示：让圆柱体M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中直至浸没，此时弹簧测力计的示数为16N，如图乙所示：然后将轻质细绳剪断，圆柱体M最终沉在容器底部，如图丙所示（不考虑水的阻力，上述过程中水均未溢出，g取10N/kg）。求：（1）圆柱体M的密度；（2）圆柱形平底容器处于图丙所示状态时比处于图乙所示状态时，对水平桌面的压强增加了多少？2．小明设计了如图所示的自动抽水机。打水高度共6米，皮带上每1米挂着一个可不计质量、容积为0.001m3的小桶。流水冲击叶片带动皮带以0.1米/秒的速度运动。（1）若打水时每只小桶装满水，从静止开始工作1分钟能打上多少千克的水？（2）经工程师测算，流水对叶片的功率为20瓦时，恰能使该抽水机以0.1米/秒的速度打水，则此抽水机的机械效率是多少？3．如图所示，花岗岩石块甲、乙体积之比为12：3，将它们分别挂在轻质硬棒AB的两端，当把石块甲浸没在水中时，硬棒恰能水平位置平衡。然后将甲石块从水中取出，拭干后浸没在液体丙中，调节石块乙的位置到C处时，硬棒在水平位置再次平衡，且OC＝2OA．（已知花岗岩的密度ρ＝2.6×103kg/m3），求：（1）AO：OB；（2）液体丙的密度。4．杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时，将秤砣移至O点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标为0刻度。当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，测得OA＝5cm，OB＝10cm。（1）计算秤砣的质量。（2）小金在B处标的刻度应为kg．若图中OC＝2OB，则C处的刻度应为kg。（3）当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，其读数（选填“＜”或“＞”）2kg，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。类型2电学综合计算题5．某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合。求（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内？6．电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，解决了压力锅的安全问题，如图是某品牌的电压力锅和它的简化电路图，R1为工作时的加热电热丝，额定功率为800W；R2为保温保压电热丝，且R2＝4R1，使用时同时闭合开关S1、S2，S1为压力开关，当压强达到设定值时S1会自动断开，排气阀开始排气；S2为限时开关，可以设定保温保压时间。（1）电压力锅工作时，把电能转化为能；（2）加热功率为额定功率800W时，电阻丝R1的阻值为多少欧姆？（3）用电压力锅煮骨头汤时食物更容易煮透。假设某次要煮水和骨头共计4千克，水的初温20℃，不计热损失，加热到最高温度120℃时，至少需要多少时间？（c水＝4.2×103J/（kg•℃），设骨头的比热容与水相同）7．某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和保温两种状态。电路如图所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合，温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用，指示灯的额定电压为200V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40Ω。求：（1）当指示灯亮时，温度控制器处于状态。（2）指示灯的电阻值。（3）加热状态时，温度控制器工作1分钟所消耗的电能。8．热带鱼需要在一定的温度范围才能正常的生长，如图甲是某同学家的水族箱工作原理图，水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V200W”的字样，Rx为热敏电阻，R2为滑动变阻器，当水面到达图中所示的位置，接触开关S1就会导通，水温由22℃升高到设定值28℃，开关S2断开，水温自然冷却到22℃时开关S2闭合，再次使水升温，水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内，水温随时间变化图象如图乙所示求：（1）热敏电阻Rx随温度的升高而（选填“增大”或“减小”），理由是：（2）水族箱正常加热时，通过电热丝的电流是多少？（3）该水族箱一天消耗的电能。（4）若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R2的滑片应向（选填“左”或“右”）移动【针对训练】1．图甲、乙是某品牌足浴盆的简化电路图和铭牌（最大功率模糊）。电路中S2为普通开关，电动机带按摩装置，R为电热丝，S1为温控开关；当温度低于某设定值时，开关自动闭合；当温度高于某设定值时，开关自动断开，图丙为某次洗脚时电路总电流随时间变化的图象。（1）图丙中，0﹣3min为加热阶段，使水温达到预设温度；则在3min﹣20min，（选填序号）；A.电动机一直工作，电热丝间歇工作B.电热丝一直工作，电动机间歇工作（2）试求R的阻值和该足浴盆的最大功率；（3）求足浴盆在0﹣20min内消耗的电能。2．随着生活条件的改善，人们更加注意家居环境的美化，如图所示甲是带有水温调节功能的家庭水族箱。该水族箱的鱼缸水温调节器工作原理如图乙所示：其中R1为阻值可调的电热丝，R2为定值电热丝，R2＝400欧，开关S2为单刀双掷开关，不考虑温度对电阻的影响。试问：（1）如图乙所示可知：当开关S1闭合，S2接b时，电路处于状态（填“保温”或“加热”）；（2）当开关S1闭合，S2接a时，若电路消耗功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？（3）当开关S1闭合，S2接a时，调节滑片得到R1的功率随电路中电流变化的图象如图丙所示，求R1接入电阻最大时R1的功率为多少？3．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：（1）灯泡正常发光时的电流。（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数。（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率。4．如图甲为某型号养生壶及其铭牌，其工作流程如图乙所示，内部电路如图丙所示。Ra和Rb是两个不同型号的热敏电阻，其阻值随温度的变化如图戊，La、Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）（1）某次熬养生茶时，养生壶在额定电压下，猛火加热10分钟，养生熬炖20分钟，计算整个过程中消耗的电能；（2）查阅资料发现热敏电阻的内部结构如丁图所示，升高相同温度，金属片A与金属片B的热膨胀能力不同，若外界温度发生改变，双金属片AB会发生形变，柔性电阻也会因此发生形变而导致自身阻值变化，其中热敏电阻Ra的金属片A热膨胀能力比金属片B的热膨胀能力（填“大”或“小”）；（3）有同学建议在Rb所在的支路中再串联一个适当阻值的定值电阻，判断其对养生壶开始养生熬炖的温度的影响，并说明理由。5．小科同学为学校设计了可以自动控制最高水位的智能水箱，其电路图如图甲。控制电路电源电压U1＝20伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路为注水系统，其电源电压U2＝220伏。当水箱内的水位上升到1米时，通过电磁铁线圈的电流I1＝0.2安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作。水位（米）0.500.751.001.251.501.752.00压敏电阻RF阻值（欧）2001259070656260（1）甲图中的E点应与（选填“C”或者“D”）连接。（2）求R0的阻值。（3）如果保持其他条件不变，只是适当增大R0的阻值，请分析水箱的最高水位会发生怎样的变化，并作出解释。6．国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U＝9伏，当电磁铁线圈中的电流I≤0.05安时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问：（1）电磁铁下端的磁极为极；（2）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多大？（3）现仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会（选填“增强”或“降低”）。要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由。7．随着人们生活水平的提高，越来越多的南方家庭采用“水地暖”进行取暖．其原理是：在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温．当供水温度为45℃时，单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表：散热管\地面装饰层材料陶瓷塑料木地板聚乙烯（PE﹣RT）136.6W/m2103.5W/m293.5W/m2聚丁烯（PB）125.7W/m296.9W/m290.0W/m2（1）若该地暖系统的总水量为2×103kg，将全部的水从5℃加热至45℃，水至少需要吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（2）某家庭木地板的面积为80m2，散热管材料为聚丁烯（PB），供水温度为45℃，则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳？（3）“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外，你认为还与哪些因素有关？请写出一点即可。8．小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。（已知所使用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.72×103kg/m3）（1）根据如图分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成比。（2）当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为s；设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，每个活塞的受力面积为S，活塞移动距离为L，则发动机转速为n时，该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为A．npB．np0V排C.2np0V排D.4np0V排9．美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民。（1）假如我校九年级有50位平均质量为50kg的中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力增加了N，排开水的体积增加了m3。（2）若漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。求：从第50s钟到80s内牵引力做的功为多少焦？10．按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内。某型号货车部分参数如表所示。司机师傅在执行一次运输任务时，开着装满沙子的货车在一段平直的公路上匀速行驶8km，所用时间是6min，该路段限速60km/h（取g＝10N/kg，ρ沙＝2.5×103kg/m3）。（1）车厢内所装沙子的质量是多少？（2）货车的速度为多少km/h？（3）货车轮胎对地面的压强是多少？（4）根据以上计算，请指出该车存在的一条违规行为并说出其危害。自重0.5×105N车轮个数10每个轮胎触地面积0.03m2车厢容积10m3

专题8物理解答题【命题重点】物理解答题在中考试卷中主要有两种类型:力学综合计算题和电学综合计算题。力学计算中往往涉及速度、压强、浮力、功和功率、简单机械的运用等。电学计算往往涉及电压、电流、电阻、电功和电功率等的计算。【方法要点】计算题的一般解答步骤:①认真审题,明确现象与过程,明确给出的条件并挖掘题中的隐含条件。②确定答题的方向,弄清在考什么知识点,选择合适的规律与公式。③列出表达式,注意适用条件和量的一一对应。④代入数据求解,注意单位统一。【例题精析】类型1力学综合计算题1．一盛水的圆柱形平底容器静置于水平桌面上，容器的底面积为200cm2，容器和水的总重为100N；用一轻质细绳（绳的粗细和重力均不计）将一圆柱体M挂在弹簧测力计上，此时弹簧测力计的示数为24N，如图甲所示：让圆柱体M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中直至浸没，此时弹簧测力计的示数为16N，如图乙所示：然后将轻质细绳剪断，圆柱体M最终沉在容器底部，如图丙所示（不考虑水的阻力，上述过程中水均未溢出，g取10N/kg）。求：（1）圆柱体M的密度；（2）圆柱形平底容器处于图丙所示状态时比处于图乙所示状态时，对水平桌面的压强增加了多少？【解答】解：（1）由题意可知圆柱体M的重力G＝24N，圆柱体M浸没在水中时弹簧测力计的示数为16N，根据称重法可得，圆柱体的浮力F浮＝G﹣F示＝24N﹣16N＝8N，由F浮＝ρ水V排g可得圆柱体M的体积：VM＝V排=F浮ρ水g=8N1圆柱体M的质量：m=Gg物体M的密度：ρM=mVM=2.4kg8×10（2）圆柱形平底容器处于图乙所示状态时，对水平桌面的压力F乙＝G容器+G水+G圆柱体﹣F示，圆柱形平底容器处于图丙所示状态时，对水平桌面的压力F丙＝G容器+G水+G圆柱体，图丙与图乙相比，容器对水平桌面压力的增加量：△F＝F丙﹣F乙＝G容器+G水+G圆柱体﹣（G容器+G水+G圆柱体﹣F示）＝F示＝16N，对水平桌面的压强增加量：△p=△FS答：（1）圆柱体M的密度为3×103kg/m3；（2）圆柱形平底容器处于图丙所示状态时比处于图乙所示状态时，对水平桌面的压强增加了800Pa。2．小明设计了如图所示的自动抽水机。打水高度共6米，皮带上每1米挂着一个可不计质量、容积为0.001m3的小桶。流水冲击叶片带动皮带以0.1米/秒的速度运动。（1）若打水时每只小桶装满水，从静止开始工作1分钟能打上多少千克的水？（2）经工程师测算，流水对叶片的功率为20瓦时，恰能使该抽水机以0.1米/秒的速度打水，则此抽水机的机械效率是多少？【解答】解：（1）小桶1min运动的路程s＝vt＝0.1m/s×1×60s＝6m，1桶水的质量m＝ρ水V＝1×103kg/m3×0.001m3＝1kg，打水高度共6米，则1min能打上的水的桶数为：6m1m=从静止开始工作1分钟能打上的水的质量m′＝6×1kg＝6kg；（2）正常工作，有6个桶装满水，则总重G＝m′g＝6kg×10N/kg＝60N，打水功率P1＝Gv＝60N×0.1m/s＝6W，此抽水机的机械效率是η=W有用答：（1）从静止开始工作1分钟能打上6千克的水；（2）此抽水机的机械效率是30%。3．如图所示，花岗岩石块甲、乙体积之比为12：3，将它们分别挂在轻质硬棒AB的两端，当把石块甲浸没在水中时，硬棒恰能水平位置平衡。然后将甲石块从水中取出，拭干后浸没在液体丙中，调节石块乙的位置到C处时，硬棒在水平位置再次平衡，且OC＝2OA．（已知花岗岩的密度ρ＝2.6×103kg/m3），求：（1）AO：OB；（2）液体丙的密度。【解答】解：（1）设甲的体积为12V，乙的体积为3V．当把石块甲浸没在水中时，硬棒恰能水平位置平衡。则根据杠杆的平衡条件：（G甲﹣F浮）•AO＝G乙•OB即：（ρg12V﹣ρ水g12V）•AO＝ρg3V•OB代入数据得（2.6×103kg/m3×g×12V﹣1.0×103kg/m3×g×12V）×OA＝2.6×103kg/m3×g×3V×OB①由①得AO：OB＝13：32；（2）将甲浸没在液体丙中，硬棒在水平位置再次平衡，则根据杠杆的平衡条件得：（ρg12V﹣ρ液g12V）•AO＝ρg3V•OC代入数据得（2.6×103kg/m3×g×12V﹣ρ液×g×12V）×OA＝2.6×103kg/m3×g×3V×OC②根据已知条件得：OC＝2OA③由②③得，液体丙的密度为ρ液＝1.3×103kg/m3答：（1）AO：OB＝13：32；（2）液体丙的密度是1.3×103kg/m3。4．杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不放重物时，将秤砣移至O点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标为0刻度。当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，测得OA＝5cm，OB＝10cm。（1）计算秤砣的质量。（2）小金在B处标的刻度应为2kg．若图中OC＝2OB，则C处的刻度应为4kg。（3）当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，其读数＜（选填“＜”或“＞”）2kg，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。【解答】解：（1）由题知，秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，由杠杆的平衡条件有：m物g×AO＝m砣g×OB﹣﹣﹣①，秤砣的质量：m砣=AOOB×m物=5cm（2）由题知，秤盘上不放重物时，将秤砣移至O点提纽处，杆秤恰好水平平衡，由此知O处为0刻度，秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，所以在B处标的刻度应为2kg；秤砣在C处时杆秤恰好水平平衡，此时秤盘上放的重物质量为m，则mg×AO＝m砣g×OC，且OC＝2OB，所以mg×AO＝m砣g×2OB﹣﹣﹣②①÷②可得：m＝4kg，所以C处刻度应为4kg。（3）当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，由杠杆的平衡条件可知：G物×OA＝G砣×l，G物×OA的值不变，G砣增大，力臂l变小，读数变小，故读数小于2kg。故答案为：（1）秤砣的质量为1kg；（2）2；4；（3）＜。类型2电学综合计算题5．某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”共安装有2盏标有“220V，440W”的灯泡，当电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合。求（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是多少？（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制在多大范围内？【解答】解：（1）由电路图可知，R1和R0串联，由图象可知，当R1温度为40℃时，其阻值R1＝180Ω，因电磁铁线圈中电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开，所以，电路中的最小电流I1＝50mA＝0.05A，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R总＝R1+R0＝180Ω+20Ω＝200Ω；因此，控制电路的最小电压为：U1＝I1R总＝0.05A×200Ω＝10V；（2）取临界情况，当电流为I＝50mA＝0.05A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I=UR1+R0=U1I则R1＝240Ω﹣R0＝240Ω﹣20Ω＝220Ω，由图可得对应的温度为30℃；当电流为I′＝40mA＝0.04A时，此时的总电阻：R1′+R0=U1'则R1′＝300Ω﹣R0＝300Ω﹣20Ω＝280Ω，由图可得对应的温度为22℃；所以，室内温度可控制在22℃～30℃范围内。答：（1）若浴室中的温度不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值是10V；（2）若电源U1电压恒定为12V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制的范围为22℃～30℃。6．电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，解决了压力锅的安全问题，如图是某品牌的电压力锅和它的简化电路图，R1为工作时的加热电热丝，额定功率为800W；R2为保温保压电热丝，且R2＝4R1，使用时同时闭合开关S1、S2，S1为压力开关，当压强达到设定值时S1会自动断开，排气阀开始排气；S2为限时开关，可以设定保温保压时间。（1）电压力锅工作时，把电能转化为内能；（2）加热功率为额定功率800W时，电阻丝R1的阻值为多少欧姆？（3）用电压力锅煮骨头汤时食物更容易煮透。假设某次要煮水和骨头共计4千克，水的初温20℃，不计热损失，加热到最高温度120℃时，至少需要多少时间？（c水＝4.2×103J/（kg•℃），设骨头的比热容与水相同）【解答】解：（1）电能的转化是通过电流做功实现的，电压力锅是把电能转化为内能来工作的；（2）R1工作时，其两端的电压U1＝220V，根据P=U2R可知，R1=（3）使用时同时闭合S1、S2，则R1与R2并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由P=UP1则P2=P1加热时的功率：P＝P1+P2＝800W+200W＝1000W，水和骨头吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（120℃﹣20℃）＝1.68×106J，由W＝Q吸＝Pt可得，加热时间：t=WP答：（1）内；（2）电阻丝R1的阻值为60.5Ω；（3）加热到最高温度最少需要1680s。7．某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和保温两种状态。电路如图所示，S为开关，双金属开关在温度低时闭合，温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用，指示灯的额定电压为200V，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为40Ω。求：（1）当指示灯亮时，温度控制器处于保温状态。（2）指示灯的电阻值。（3）加热状态时，温度控制器工作1分钟所消耗的电能。【解答】解：（1）当指示灯亮时，指示灯与发热电阻串联，电路中的总电阻最大，由P＝UI=U（2）当指示灯亮时，两端的电压UL＝200V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，发热电阻两端的电压：UR＝U﹣UL＝220V﹣200V＝20V，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：I=U即200VR解得：RL＝400Ω；（3）双金属开关闭合时，电路为发热电阻的简单电路，则温度控制器工作1分钟所消耗的电能：W＝UI′t=U2Rt=(220V)240Ω×1答：（1）保温；（2）指示灯的电阻值为400Ω；（3）加热状态时，温度控制器工作1分钟所消耗的电能为7.26×104J。8．热带鱼需要在一定的温度范围才能正常的生长，如图甲是某同学家的水族箱工作原理图，水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V200W”的字样，Rx为热敏电阻，R2为滑动变阻器，当水面到达图中所示的位置，接触开关S1就会导通，水温由22℃升高到设定值28℃，开关S2断开，水温自然冷却到22℃时开关S2闭合，再次使水升温，水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内，水温随时间变化图象如图乙所示求：（1）热敏电阻Rx随温度的升高而增大（选填“增大”或“减小”），理由是：Rx增大，总电阻增大，总电流减小，电磁铁磁性减弱，S2断开，加热电路停止工作（2）水族箱正常加热时，通过电热丝的电流是多少？（3）该水族箱一天消耗的电能。（4）若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R2的滑片应向左（选填“左”或“右”）移动【解答】解：（1）由图知，热敏电阻Rx与滑动变阻器R2和通电螺线管串联后接在5V的电源上：①若热敏电阻Rx随温度的升高而减小，根据电阻的串联，总电阻减小，由欧姆定律，电路的总电流变大，通电螺线管的磁性增强，衔铁S2被吸引，则R1所在加热电路连通，水厢内水温升高，因热敏电阻Rx随温度的升高而减小，重复上面的过程，加热电路一直工作，不符合题意；②若热敏电阻Rx随温度的升高（当温度从22℃升高到28℃）而增大，根据电阻的串联，总电阻减大，由欧姆定律，电路的总电流变小，通电螺线管的磁性减弱，衔铁S2在弹力的作用下切断路加热电路，加热电路停止工作，符合题意；（2）水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V200W”的字样，表示其额定电压为220V，额定功率为200W，由P＝UI可得，正常工作时电热丝的电流：I=PU（3）由图乙知，水族箱一个循环用时400min，工作一天，即24h，包含的工作循环：24×60min400min=3.6（个），前三个工作循环，每个工作时间（加热时间）为100min，第四个工作循环所用时间为：0.6×400min＝240min，故加热的工作时间仍为t＝3×100min+100min＝400min。消耗的电能：W＝Pt＝200W×400×60s＝4.8×106J。（4）根据（1）水温提高会使热敏电阻的阻值增大，根据I=UR2故答案为：（1）增大；Rx增大，总电阻增大，总电流减小，电磁铁磁性减弱，S2断开，加热电路停止工作；（2）水族箱正常加热时，通过电热丝的电流是0.91A；（3）该水族箱一天消耗的电能为4.8×106J；（4）若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R2的滑片应向左移动。【针对训练】1．图甲、乙是某品牌足浴盆的简化电路图和铭牌（最大功率模糊）。电路中S2为普通开关，电动机带按摩装置，R为电热丝，S1为温控开关；当温度低于某设定值时，开关自动闭合；当温度高于某设定值时，开关自动断开，图丙为某次洗脚时电路总电流随时间变化的图象。（1）图丙中，0﹣3min为加热阶段，使水温达到预设温度；则在3min﹣20min，A（选填序号）；A.电动机一直工作，电热丝间歇工作B.电热丝一直工作，电动机间歇工作（2）试求R的阻值和该足浴盆的最大功率；（3）求足浴盆在0﹣20min内消耗的电能。【解答】解：（1）由图丙可知，电路有三种工作状态，0﹣3min为加热阶段，且加热时R的电流为2I；3﹣5min3﹣5min，电路电流为I，说明此时只有电动机在工作，电动机的工作为电流I；5﹣6min，电路总电流变成3I，说明此时R与电动机并联工作。在3min﹣20min，足浴盆的工作状态为电动机一直工作，电热丝间歇工作，故选择A；（2）由图乙可知，电动机的功率为：PM＝440W，工作电压为：U＝220V，电动机的工作电流为：I＝IM=PMR单独工作的电流为：IR＝2I＝2×2A＝4A，R的电阻值为：R=UIR电路的最大电流为：I最大＝3I，足浴盆的最大功率为：P最大＝UI最大＝220V×3×2A＝1320W；（3）由丙可知，20min内，R的工作时间为：tR＝8min，电动机的工作时间为：tM＝17min，足浴盆消耗的总电能为：W＝UIRt1+PMt2＝220V×4A×8×60s+440W×17×60s＝8.712×105J。答：（1）A；（2）R的阻值和该足浴盆的最大功率分别为55Ω、1320W；（3）足浴盆在0﹣20min内消耗的电能为8.712×105J。2．随着生活条件的改善，人们更加注意家居环境的美化，如图所示甲是带有水温调节功能的家庭水族箱。该水族箱的鱼缸水温调节器工作原理如图乙所示：其中R1为阻值可调的电热丝，R2为定值电热丝，R2＝400欧，开关S2为单刀双掷开关，不考虑温度对电阻的影响。试问：（1）如图乙所示可知：当开关S1闭合，S2接b时，电路处于加热状态（填“保温”或“加热”）；（2）当开关S1闭合，S2接a时，若电路消耗功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？（3）当开关S1闭合，S2接a时，调节滑片得到R1的功率随电路中电流变化的图象如图丙所示，求R1接入电阻最大时R1的功率为多少？【解答】解：（1）当开关S1闭合、S2接b时，电路为R2的简单电路；开关S1断开、S2接a时，两电阻串联；根据电阻的串联规律可知，串联电路的总电阻大于其中任一电阻，根据P＝UI=U2R可知，当开关S1闭合、S2（2）开关S1断开、S2接a时，两电阻串联，电路处于保温状态时，等效电路图如下图所示：由P＝UI=UR=U2P则根据串联电路的电阻特点可得R1连入电路的阻值：R1＝R﹣R2＝1000Ω﹣400Ω＝600Ω；（3）当电路处于保温状态且R1接入电阻最大时，电路中的电流最小，由图丙可知，最小电流为：I最小＝0.05A，则此时总功率为：P总＝UI最小＝220V×0.05A＝11W，此时R2的功率：P2＝I最小2R2＝（0.05A）2×400Ω＝1W，所以，滑动变阻器消耗的电功率：P滑＝P总﹣P2＝11W﹣1W＝10W。答：（1）加热；（2）当电路处于保温状态时，若电路消耗功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为400Ω；（3）当电路处于保温状态时，调节滑片得到R1的功率随电流变化的图象如图丙所示，R1接入电阻最大时R1的功率为10W。3．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：（1）灯泡正常发光时的电流。（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数。（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率。【解答】解：（1）∵P＝UI，∴小灯泡正常发光时的电流：I=P额（2）由图可知，当电流表示数为0.4A时，小灯泡两端的电压为1V，则电压表读数：U＝U总﹣U额＝9V﹣1V＝8V；（3）R总=U总I由图可知当灯泡电流0.6A时，电压为2V，则此时电阻R=2V0.6A=由于灯泡和滑阻串联，所以滑阻最小阻值为：R总﹣R＝15Ω﹣3.33Ω＝11.67Ω。P总＝UI＝9V×0.6A＝5.4W。答：（1）灯泡正常发光时的电流为1A。（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数8V。（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为11.67Ω，此时电路消耗的总功率为5.4W。4．如图甲为某型号养生壶及其铭牌，其工作流程如图乙所示，内部电路如图丙所示。Ra和Rb是两个不同型号的热敏电阻，其阻值随温度的变化如图戊，La、Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）（1）某次熬养生茶时，养生壶在额定电压下，猛火加热10分钟，养生熬炖20分钟，计算整个过程中消耗的电能；（2）查阅资料发现热敏电阻的内部结构如丁图所示，升高相同温度，金属片A与金属片B的热膨胀能力不同，若外界温度发生改变，双金属片AB会发生形变，柔性电阻也会因此发生形变而导致自身阻值变化，其中热敏电阻Ra的金属片A热膨胀能力比金属片B的热膨胀能力大（填“大”或“小”）；（3）有同学建议在Rb所在的支路中再串联一个适当阻值的定值电阻，判断其对养生壶开始养生熬炖的温度的影响，并说明理由。【解答】解：（1）由题可知，额定电压U＝220V，R1＝48.4Ω，R2＝121Ω，猛火加热的时间t1＝10min＝600s，养生熬炖的时间t2＝20min＝1200s，猛火加热时，R1、R2并联同时工作，消耗的电能W1=U2R1t1+U2R养生熬炖时只有R2工作，消耗的电能W2=U2R2t2=(220V)整个过程中消耗的电能为：W＝W1+W2＝8.4×105J+4.8×105J＝1.32×106J，（2）根据丁图可知，金属片A在上为主动层，金属片B在下为被动层，因此热敏电阻Ra的金属片A热膨胀能力比金属片B的热膨胀能力大；（3）在Rb所在的支路中再串联一个适当阻值的定值电阻，会使养生壶开始养生熬炖的温度降低，理由是：当70℃时，Ra＝Rb，此时通过La与Lb的电流相同，在Rb所在的支路中串联一个电阻，通过Lb的电流小于La的电流，电磁铁La吸引衔铁，使得电路中只有R2工作，养生壶此时（70℃）开始养生熬炖，所以可以实现降低养生熬炖的开始温度。故答案为：（1）整个过程中消耗的电能为1.32×106J。（2）大。（3）降低。当70℃时，Ra＝Rb，此时通过La与Lb的电流相同，在Rb所在的支路中串联一个电阻，通过Lb的电流小于La的电流，电磁铁La吸引衔铁，使得电路中只有R2工作，养生壶此时（70℃）开始养生熬炖，所以可以实现降低养生熬炖的开始温度。5．小科同学为学校设计了可以自动控制最高水位的智能水箱，其电路图如图甲。控制电路电源电压U1＝20伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路为注水系统，其电源电压U2＝220伏。当水箱内的水位上升到1米时，通过电磁铁线圈的电流I1＝0.2安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作。水位（米）0.500.751.001.251.501.752.00压敏电阻RF阻值（欧）2001259070656260（1）甲图中的E点应与C（选填“C”或者“D”）连接。（2）求R0的阻值。（3）如果保持其他条件不变，只是适当增大R0的阻值，请分析水箱的最高水位会发生怎样的变化，并作出解释。最高水位变大，因为吸下衔铁所需要的磁力大小不变，电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，总电阻不变，R0变大，则RF变小，由表格数据可知最高水位变大【解答】解：（1）智能水箱实质就是电磁继电器的应用，工作电路为注水系统，当注水系统的正常工作时，衔接触点E应与触点C接触；当水箱内的水位上升到1米时，注水系统需要停止工作，则衔铁被电磁铁吸下来，使工作电路断开；（2）当水箱中水位为1米时，控制电路的电流I1＝0.2A，根据I=UR可得此时控制电路中的总电阻：R总=U由表格数据可知，当水箱中水位为1米时，压敏电阻的阻值为90Ω，根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得R0的阻值：R0＝R总1﹣RF1＝100Ω﹣90Ω＝10Ω；（3）如果保持其他条件不变，只是适当增大R0的阻值，由于吸下衔铁所需要的磁力大小不变，电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，则控制电路总电阻不变，R0变大，则RF变小，由表格数据可知最高水位变大。答：（1）C；（2）R0的阻值为10Ω。（3）最高水位变大，因为吸下衔铁所需要的磁力大小不变，电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，总电阻不变，R0变大，则RF变小，由表格数据可知最高水位变大。6．国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U＝9伏，当电磁铁线圈中的电流I≤0.05安时，衔铁K被释放从而关闭气路（未画出）启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问：（1）电磁铁下端的磁极为N极；（2）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多大？（3）现仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会降低（选填“增强”或“降低”）。要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由。【解答】解：（1）由图甲可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，由安培定则可知，电磁铁下端的磁极为N极，上端是S极；（2）若温度降至80℃时就启动保护，由题意可知，此时电路中的电流I＝0.05A，由图乙可知，Rt＝100Ω，由I=UR可得，电路的总电阻R总=U因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中定值电阻R0＝R总﹣Rt＝180Ω﹣100Ω＝80Ω；（3）装置启动保护时，电路中的电流为I＝0.05A不变，电路的总电阻不变，热敏电阻的阻值不变，由图乙可知，热敏电阻的阻值相同时，②热敏电阻比①热敏电阻对应的温度较低，即②热敏电阻降的温度更低，装置才能启动保护，所以，仅将Rt更换为图线②所示的热敏电阻后，装置启动保护的灵敏度会降低；要恢复与原来相同的灵敏度，应提高②热敏电阻对应的温度，此时其对应的阻值减小，在装置启动保护时总阻值不变的情况下，应增大定值电阻R0的阻值。答：（1）N；（2）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为80Ω；（3）降低；电阻R0的取值要增大，理由是要恢复与原来相同的灵敏度，就要提高②热敏电阻对应的温度，此时其对应的阻值减小，在装置启动保护时总阻值不变的情况下，应增大定值电阻R0的阻值。7．随着人们生活水平的提高，越来越多的南方家庭采用“水地暖”进行取暖．其原理是：在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温．当供水温度为45℃时，单位面积的散热功率与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表：散热管\地面装饰层材料陶瓷塑料木地板聚乙烯（PE﹣RT）136.6W/m2103.5W/m293.5W/m2聚丁烯（PB）125.7W/m296.9W/m290.0W/m2（1）若该地暖系统的总水量为2×103kg，将全部的水从5℃加热至45℃，水至少需要吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（2）某家庭木地板的面积为80m2，散热管材料为聚丁烯（PB），供水温度为45℃，则该供暖系统每小时的散热量为多少焦耳？（3）“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外，你认为还与哪些因素有关？请写出一点即可。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2×103kg×（45℃﹣5℃）＝3.36×108J；（2）由题知，散热管材料为聚丁烯、装饰层材料用木地板时，该家庭地面单位面积上的散热功率P＝90.0W/m2，该供暖系统每小时的散热量：Q＝PSt＝90.0W/m2×80m2×3600s＝2.592×107J；（3）“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外，还与地面装饰层材料、散热管材料、装饰层厚度、供水温度、管间距离等有关。答：（1）水至少需要吸收3.36×108J的热量；（2）该供暖系统每小时的散热量为2.592×107J；（3）“水地暖”散热量除与散热时间、面积有关外，还与地面装饰层材料、散热管材料有关。8．小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。（已知所使用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.72×103kg/m3）（1）根据如图分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比。（2）当发动机转速为3000r/m