專題20 力電綜合題型（解析版）

2022年中考物理二輪復(fù)習(xí)專題提升練習(xí)力電綜合題型姓名：________學(xué)校：________班級：________題型選擇題填空題作圖題實驗題計算題總計題數(shù)00001515一、計算題（共15小題）：1．為了改善路況，專家研究出來一種新型材料制作井蓋，大大提高了井蓋的抗壓能力。某科技小組為了測試該材料的抗壓能力，取下來一小塊樣品進行抗壓力測試。如圖甲所示，將該材料樣品（不計質(zhì)量）平放在壓力傳感器上，閉合開關(guān)S，在樣品上施加壓力F，改變壓力F的大小，進行多次實驗。已知壓力傳感器的電阻R隨壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示，電源電壓恒定不變，定值電阻R0＝20Ω。問：（g取10N/kg）（1）壓力為零時，電流表的示數(shù)為0.2A，電源電壓是多大？（2）經(jīng)過多次實驗，當(dāng)電流為0.6A時，該材料將要破損，該材料承受的最大壓力為多少？（3）科技小組想繼續(xù)利用此裝置改裝為磅秤，如果電流表的量程為“0～1A”，該磅秤能測量的最大質(zhì)量為多少？【答案】（1）壓力為零時，電流表的示數(shù)為0.2A，電源電壓是24V；（2）經(jīng)過多次實驗，當(dāng)電流為0.6A時，該材料將要破損，該材料承受的最大壓力為6000N；（3）科技小組想繼續(xù)利用此裝置改裝為磅秤，如果電流表的量程為“0～1A”，該磅秤能測量的最大質(zhì)量為1000kg。【解析】解：由電路圖可知，定值電阻與壓力傳感器串聯(lián)，電流表測量電路電流。（1）由圖乙可知，當(dāng)壓力為0時，壓力傳感器的電阻為100Ω，由I=UR可知，電源電壓：U＝I（R（2）由I=UR可知，當(dāng)電流為0.6A時，電路的總阻值：R總′因串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和，所以壓力傳感器的阻值：R′＝R總′﹣R0＝40Ω﹣20Ω＝20Ω，由圖乙可知，當(dāng)壓力傳感器的阻值為20Ω時，壓力大小為6000N；（3）根據(jù)電流表的量程可知，電路最大電流為1A，此時電路的總電阻：R總″=U壓力傳感器的阻值：R″＝R總″﹣R0＝24Ω﹣20Ω＝4Ω，由圖乙可知，此時磅秤受到的壓力為10000N，即測量的最大物體重力為10000N，由G＝mg可知，測量物體的最大質(zhì)量：m最大=G答：（1）壓力為零時，電流表的示數(shù)為0.2A，電源電壓是24V；（2）經(jīng)過多次實驗，當(dāng)電流為0.6A時，該材料將要破損，該材料承受的最大壓力為6000N；（3）科技小組想繼續(xù)利用此裝置改裝為磅秤，如果電流表的量程為“0～1A”，該磅秤能測量的最大質(zhì)量為1000kg。2．小敏看到超載車損壞公路的新聞報道后，設(shè)計了一個稱量車重的模擬電路如圖甲所示，將車重轉(zhuǎn)化成電流表示數(shù)。電路由電源、稱重計（由量程為0～0.6A的電流表改裝而成）、定值電阻R0、滑動變阻器R1、彈簧和開關(guān)組成。已知電源電壓為12V，滑動變阻器R1的滑片可沿豎直方向上下移動，其電阻片長40cm、最大阻值為20Ω，變阻器接入電路的阻值與其接入電路的電阻片長度成正比；彈簧長度與其受到壓力的關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)沒有載物時，滑動變阻器的滑片指在電阻片最上端，電流表示數(shù)為0.1A。求：（1）R0的阻值；（2）最大載重時，該模擬電路的電流表示數(shù)（保留兩位有效數(shù)字）；（3）小華指出小敏設(shè)計的電路在最大載重時電流表示數(shù)過小，他打算選擇定值電阻R2替換R0，使電路在最大載重時，電流表示數(shù)至少達到滿量程的一半且電路安全，求R2的阻值范圍?！敬鸢浮浚?）定值電阻R0為100Ω；（2）最大載重時，該模擬電路的電流表示數(shù)為0.11A。（3）R2的阻值范圍為8～28Ω?！窘馕觥拷猓海?）閉合開關(guān)，兩電阻并串接入電路，當(dāng)沒有載物時，變阻器滑片指在上端，R1接入電路中的電阻最大，電流表示數(shù)為0.1A，由歐姆定律可得，電路總電阻：R總=U因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，定值電阻的阻值：R0＝R總﹣R1＝120Ω﹣20Ω＝100Ω；（2）由圖乙可知，彈簧的最大壓縮量：ΔL＝L﹣L1＝40cm﹣24cm＝16cm，因滑動變阻器電阻的大小與其接入的長度成正比，所以，變阻器接入電路中的電阻：R1′＝R1?ΔLL×R1則該模擬電路的電流表示數(shù)：I′=U（3）電流表量程為0.6A，電流表示數(shù)至少達到滿量程的一半且電路安全，則：I小≥0.3A，即I小=U解得：R2≤28Ω，電路最大電流I大≤0.6A，則I大=U解得：R2≥8Ω，綜上可知R2的阻值范圍為8～28Ω。答：（1）定值電阻R0為100Ω；（2）最大載重時，該模擬電路的電流表示數(shù)為0.11A。（3）R2的阻值范圍為8～28Ω。3．如圖甲所示是一種水箱水位測量裝置示意圖。電源電壓為12伏保持不變，R0是阻值為20歐的定值電阻，R1是長20厘米、阻值是40歐的電阻絲，滑片P把電阻絲與輕質(zhì)彈簧的指針連在一起。圓柱體M長80厘米，底面積為250厘米2。當(dāng)水位處于最高處時，M剛好浸沒在水中，滑片P恰好在R1的最上端。輕質(zhì)彈簧阻值不計，彈簧的伸長長度ΔL始終與受到的拉力F成正比，如圖乙所示。（1）當(dāng)水位下降時，電路中電流表的示數(shù)（選填“增大”或“減小”）；（2）當(dāng)水位處于最高處時，電流表的示數(shù)為多少？（3）當(dāng)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時，圓柱體露出水面部分的長度為多少厘米？【答案】（1）增大；（2）當(dāng)水位處于最高處時，電流表的示數(shù)為0.2A；（3）當(dāng)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時，圓柱體露出水面部分的長度為40cm?！窘馕觥拷猓河呻娐穲D可知，R0與R1串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）當(dāng)水位下降時，圓柱體M排開水的體積減小，受到的浮力減小，滑片P向下移動，滑動變阻器接入電路的電阻減小，由歐姆定律可知，電路中的電流增大，即電流表的示數(shù)增大；（2）當(dāng)水位處于最高處時，滑片P恰好在R1的最上端，滑動變阻器接入電路的電阻為最大值40Ω，由串聯(lián)電路的電阻特點可知，此時電路中的總電阻：R＝R0+R1＝20Ω+40Ω＝60Ω，由I=UR可知，此時電路中的電流：I（3）當(dāng)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時，由串聯(lián)電路的電壓特點可知，此時R0兩端的電壓：U0'＝U﹣U1'＝12V﹣6V＝6V，由I=UR可知，此時通過R0的電流：I0由串聯(lián)電路的電流特點可知，通過R1的電流：I1＝I0＝0.3A，則滑動變阻器接入電路中的電阻：R1'=U由R1是長20厘米、阻值是40歐的電阻絲可知，此時滑動變阻器接入電路的電阻絲的長度：L=20Ω由題意可知，此時彈簧的下端下降了ΔL＝20cm﹣10cm＝10cm，由乙圖圖象可知，當(dāng)ΔL＝10cm時，彈簧受到的拉力增大了ΔF＝100N，即圓柱體M受到的浮力減小了ΔF?。?00N，由ΔF?。溅裧V排可知，圓柱體M浸入液體的體積減小了ΔV=ΔF浮ρ水所以圓柱體M浸入液體的深度減小了Δh=ΔV答：（1）增大；（2）當(dāng)水位處于最高處時，電流表的示數(shù)為0.2A；（3）當(dāng)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時，圓柱體露出水面部分的長度為40cm。4．如圖甲所示，小勇同學(xué)設(shè)計了一個汽車落水安全裝置并進行了試驗，在汽車的四個門板外側(cè)分別安裝一個氣囊，氣囊的觸發(fā)由圖乙所示電路中a、b間的電壓來控制，壓敏電阻R1水平安裝在汽車底部A處，R1的阻值隨其表面水的壓力的變化如圖丙所示。某次試驗時：汽車入水前把R2的滑片調(diào)到合適位置不動，閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為3V，再把汽車吊入足夠高的長方體水池中緩慢下沉，直到a、b間的電壓等于或大于3V時，氣囊就充氣打開，使汽車漂浮在水中，試驗裝置相關(guān)參數(shù)如表所示。電源電壓4.5VR1接觸水的面積15cm2長方體水池底面積20m2（1）求汽車入水前電路中的電流；（2）當(dāng)汽車漂浮時，測得水池的水位比汽車入水前上升了8cm（水未進入車內(nèi)），求汽車受到的重力；（3）求氣囊充氣打開時汽車A處浸入水中的深度。【答案】（1）汽車入水前電路中的電流為0.075A；（2）汽車受到的重力為1.6×104N；（3）氣囊充氣打開時汽車A處浸入水中的深度為1m?！窘馕觥拷猓海?）汽車入水前，R1表面水的壓力為0，由圖丙可知此時其阻值為20Ω，由乙圖知R1和R2組成串聯(lián)電路，電壓表測的是R2兩端的電壓，示數(shù)為3V，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律U＝U1+U2得，R1兩端的電壓為：U1＝U﹣U2＝4.5V﹣3V＝1.5V，電路中的電流為：I=U（2）當(dāng)汽車漂浮時，水池的水位比汽車入水前上升了8cm，則汽車排開水的體積為：V排＝S水池△h＝20m2×8×10﹣2m＝1.6m3，汽車受到的浮力為：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6m3＝1.6×104N，當(dāng)汽車漂浮時，受到的重力和浮力平衡，大小相等，則受到的重力為：G＝F?。?.6×104N；（3）汽車入水前，電壓表的示數(shù)為3V時，電阻R2的阻值為：R2=U汽車入水前把R2的滑片調(diào)到合適位置不動，把汽車吊入水池中緩慢下沉，直到a、b間的電壓等于3V即R1兩端的電壓為3V時，氣囊充氣打開，此時R2兩端的電壓為：U2′＝U﹣U1′＝4.5V﹣3V＝1.5V，電路中的電流為：I′=U電阻R1的阻值為：R1′=U由圖丙可知，此時R1表面水的壓力為15N，即汽車底部A處受到水的壓力為15N，汽車A處受到水的壓強為：p=FSR1由p＝ρgh得，汽車A處浸入水中的深度為：h=p答：（1）汽車入水前電路中的電流為0.075A；（2）汽車受到的重力為1.6×104N；（3）氣囊充氣打開時汽車A處浸入水中的深度為1m。5．物理興趣小組的同學(xué)們設(shè)計了一個超載貨車稱重計，其原理如圖所示，RN是一個力敏電阻，其阻值隨磅秤平臺和汽車的總重力增大而減小，具體大小關(guān)系如表格所示。其中電源電壓保持不變，定值電阻R0＝10kΩ，電壓表量程為0﹣15V。求：G總/NRN/kΩ1×1057.52×10553×053.84×10535×1052.5（1）當(dāng)電路中的電流大小為9×10﹣4A時，電壓表的示數(shù)為多少V？（2）當(dāng)一輛平臺和貨車總重力大小為2×105N的貨車開上平臺，并保持靜止后，電壓表的示數(shù)為12V，電源電壓是多少V？（3）若想使稱重計可以測量的平臺和貨車最大總重力提高到5×105N，只需要將另一個定值電阻R1替換R0接入電路，則R1的阻值最大不能超過多少kΩ？【答案】（1）當(dāng)電路中的電流大小為9×10﹣4A時，電壓表的示數(shù)為9V；（2）電源電壓是18V；（3）R1的阻值最大不能超過12.5kΩ?！窘馕觥坑呻娐穲D可知，力敏電阻RN與R0串聯(lián)，電壓表測R0兩端的電壓。（1）當(dāng)電路中的電流大小為9×10﹣4A時，R0＝10kΩ＝1×104Ω，根據(jù)歐姆定律可得電壓表的示數(shù)：U0＝I0R0＝9×10﹣4A×1×104Ω＝9V；（2）當(dāng)貨車開上平臺，已知電壓表示數(shù)為12V，則電路中的電流：I=U0′磅秤平臺和汽車的總重力G總＝2×105N，由表格數(shù)據(jù)可知：當(dāng)G總＝2×105N時，RN＝5kΩ＝5×103Ω，則此時電路總的電阻R總＝RN+R0＝5×103Ω+1×104Ω＝1.5×104Ω，電源電壓U＝IR總＝1.2×10﹣3A×1.5×104Ω＝18V；（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：力敏電阻RN隨磅秤平臺的總重力的增大而減小，所以，提高稱重計可以測量的貨車最大重力，需要用另一個定值電阻R1替換R0接入電路，當(dāng)貨車最大重力提高時，力敏電阻RN減小，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知此時R1兩端的電壓變大，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時，R1的電阻最大，由于電壓表量程為0～15V，所以，電壓表的示數(shù)最大為15V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，RN兩端的電壓：UN＝U﹣U1大＝18V﹣15V＝3V，由表格數(shù)據(jù)可知：當(dāng)G總′＝5×105N時，RN′＝2.5kΩ＝2.5×103Ω，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：I′=UN′根據(jù)歐姆定律可得R1的阻值：R1=U1大I′答：（1）當(dāng)電路中的電流大小為9×10﹣4A時，電壓表的示數(shù)為9V；（2）電源電壓是18V；（3）R1的阻值最大不能超過12.5kΩ。6．如圖甲所示，是創(chuàng)新小組的同學(xué)們設(shè)計的利用電壓表示數(shù)來表示質(zhì)量大小的電子秤原理圖。托盤、彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，托盤和彈簧的質(zhì)量不計，OA間是可伸縮的導(dǎo)線，當(dāng)盤中沒有放物體時，滑片處于a端，當(dāng)盤中放入物體質(zhì)量為8kg時，滑片處于b端。已知電阻R0＝5Ω，滑動變阻器的阻值0～20Ω，電源電壓為6V，不計摩擦，彈簧始終在彈性范圍內(nèi)，且滑動變阻器的電阻值與長度成正比。求：（1）當(dāng)物體質(zhì)量為8kg時，電壓表的示數(shù)是多少？（2）達達同學(xué)在甲圖裝置的基礎(chǔ)上又設(shè)計了如圖乙所示的電路，利用電流表示數(shù)來表示質(zhì)量大小，電流表所用量程為0～0.6A；①若此電子秤待機（閉合開關(guān)，托盤中未放入物體時）10分鐘，則消耗的電能是多少焦？②請你通過計算求出乙電子秤可稱最大質(zhì)量是多少千克？【答案】（1）當(dāng)物體質(zhì)量為8kg時，電壓表的示數(shù)是4.8V；（2）①消耗的電能是864J；②乙電子秤可稱最大質(zhì)量是6kg?！窘馕觥拷猓海?）當(dāng)盤中放入物體質(zhì)量為8kg時，滑片處于b端，電壓表測R兩端的電壓，此時R接入電路中的電阻最大，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路中的電流：I=U則電壓表的示數(shù)：Ub＝IRb＝0.24A×20Ω＝4.8V。（2）由乙電路圖可知，R0與R串聯(lián)，電流表測電路中的電流。①若此電子秤待機，滑片位于a端時，接入電路中電阻最大，此時電路中的電流I＝0.24A，則10分鐘消耗的電能：W＝UIt＝6V×0.24A×10×60s＝864J。②當(dāng)電路中的電流I′＝0.6A時，R接入電路中的電阻最小，電子秤的稱量最大，此時電路中的總電阻：R總=U因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，變阻器接入電路中的電阻：R＝R總﹣R0＝10Ω﹣5Ω＝5Ω，因滑動變阻器的電阻值與長度成正比，所以，20Ω8kg解得：m大＝6kg。答：（1）當(dāng)物體質(zhì)量為8kg時，電壓表的示數(shù)是4.8V；（2）①消耗的電能是864J；②乙電子秤可稱最大質(zhì)量是6kg。7．某物理興趣小組設(shè)計了一套測量貨車重力的模擬裝置，工作原理如圖所示。ABO為一水平杠桿，OA長1.2m，O為支點，AB：OB＝5：1，平板上物體所受重力大小通過電壓表讀數(shù)顯示。壓力傳感器R固定放置，R的阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如表所示。當(dāng)電源電壓U為12V，平板空載時，閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為1.5V。（平板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計）求：（1）定值電阻R0的阻值；（2）電源電壓U＝12V，當(dāng)平板上物體重120N時，電壓表的示數(shù)；（3）電池組用久后電源電壓變小為9V，要求平板上重為120N的物體對應(yīng)的電壓表讀數(shù)和電池組的電壓U＝12V的情況下相同，其它條件不變，只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點B的位置即可實現(xiàn)，試判斷并計算觸點B應(yīng)向哪個方向移動？移動多少距離？F/N04812162023...R/Ω70605040302012.5...【答案】（1）定值電阻R0的阻值為10Ω；（2）當(dāng)平板空載時，電壓表的示數(shù)為4V；（3）如果只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點B的位置，則觸點B應(yīng)向右移動，移動3cm?！窘馕觥拷猓海?）壓力傳感器和定值電阻串聯(lián)接入電路，電壓表測定值電阻兩端的電壓，由表格可知當(dāng)平板空載時，壓力傳感器的阻值為70Ω，因串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，串聯(lián)電路各處電流相等，則由歐姆定律可得：U0R0解得：R0＝10Ω；（2）平板上物體對平板的壓力：FB＝G＝120N，由題知，AB：OB＝5：1，則OA：OB＝6：1，由杠桿平衡條件FA×OA＝FB×OB得杠桿A點受到的壓力：FA=16FB由于力的作用是相互的，壓力傳感器受到的壓力為20N，由表格可知壓敏電阻的阻值：R′＝20Ω，串聯(lián)電路總電阻等于各分電阻之和，由歐姆定律得：I=U此時電壓表的示數(shù)；U0′＝IR0＝0.4A×10Ω＝4V；（3）電源用久后電壓變小，電路中電流變小，若要求此時平板上重為120N的物體對應(yīng)的電壓表示數(shù)和電源電壓為12V的情況下相同，則需減小壓力傳感器的電阻，就要增大壓力傳感器受到的壓力，其它條件不變，由杠桿平衡條件可知，需向右移動B觸點，設(shè)調(diào)節(jié)距離為L，此時壓力傳感器阻值為R′′，因為此時電壓表示數(shù)和R0的阻值不變，所以由歐姆定律可知電路中電流不變，仍然為0.4A，則此時的電源電壓：U1＝IR總′＝I（R′′+R0），即9V＝0.4A×（R′′+10Ω），解得R′′＝12.5Ω，由表格可知可知傳感器受到的壓力為23N，由于力的作用是相互的，杠桿A點受到的壓力為：FA′＝23N，由杠桿平衡條件可得：FA′×OA＝FB×（OB+L），23N×1.2m＝120N×（16答：（1）定值電阻R0的阻值為10Ω；（2）當(dāng)平板空載時，電壓表的示數(shù)為4V；（3）如果只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點B的位置，則觸點B應(yīng)向右移動，移動3cm。8．為了測量嘉陵江水位，科技小組設(shè)計了水位監(jiān)測裝置。其原理如圖所示，電源電壓恒定，R0是壓敏電阻，所受壓力每增加10N，電阻減小5Ω。R是長1m、電阻100Ω的電阻絲，其電阻與長度成正比。電流表量程為0～0.6A，R0下方固定一個輕質(zhì)絕緣“⊥”形硬桿。輕質(zhì)金屬滑桿PQ可以在金屬棒EF上自由滑動，PQ下方通過輕質(zhì)絕緣桿與重100N、高4m的圓柱體M固定在一起。當(dāng)水位上升時，PQ隨圓柱體M向上移動且保持水平。閉合開關(guān)，當(dāng)PQ恰好位于R最下端時，為警戒水位，電流表示數(shù)為0.06A，此時M漂浮，有14體積浸在水中（整個裝置接觸良好且無摩擦，PQ和EF的電阻不計，ρ河水＝1.0×103kg/m3）。（1）警戒水位時，M所受的浮力？（2）當(dāng)水位上升，PQ向上移動到R的最上端，剛好與“⊥”形桿接觸，且對桿無壓力時，電流表示數(shù)為0.12A，則電源電壓為多少？（3）當(dāng)水位繼續(xù)上升，PQ開始通過“⊥”桿對R0產(chǎn)生壓力：在保證此裝置能測量的最高水位高于警戒水位多少米？【答案】（1）警戒水位時，M所受的浮力為100N；（2）當(dāng)水位上升，PQ向上移動到R的最上端，剛好與“⊥”形桿接觸，且對桿無壓力時，電流表示數(shù)為0.12A，電源電壓為12V；（3）當(dāng)水位繼續(xù)上升，PQ開始通過“⊥”桿對R0產(chǎn)生壓力：在保證此裝置能測量的最高水位高于警戒水位為2.6m?！窘馕觥拷猓海?）警戒水位時，M漂浮，根據(jù)漂浮條件可知，M所受的浮力為：F?。紾＝100N；（2）閉合開關(guān)，當(dāng)PQ恰好位于R最下端時，為警戒水位，電流表示數(shù)為0.06A；此時根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可得，電源電壓為：U＝I（R+R0）＝0.06A×（100Ω+R0）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①PQ上升到R的最上端，即升高1m，剛好與“⊥”形桿接觸，且對桿無壓力時，此時電路中只有壓敏電阻R0連入電路，此時電源電壓為：U＝I′R0＝0.12A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②解①②可得：R0＝100Ω，U＝12V；（3）因為R0所受壓力每增加10N，電阻減小5Ω，即每增加1N電阻減小0.5Ω，則受到壓力為F時，壓敏電阻的阻值為：R壓＝R0﹣0.5Ω/N×F；在保證電路安全的情況下，為保證電流表不能超量程，電路中最大電流為0.6A，假設(shè)此時電流已經(jīng)達到最大0.6A，根據(jù)歐姆定律可得：此時壓敏電阻：R壓=U根據(jù)R壓＝100Ω﹣0.5Ω/N×F可得：F=100Ω?由于PQ向上移動到R的最上端，剛好與“⊥”形桿接觸，且對桿無壓力時，則水位繼續(xù)上升時桿對R0產(chǎn)生壓力與此后圓柱體M受到的浮力增大量相等，則：△F浮＝F＝160N，根據(jù)F?。溅阉甮V排可得：△V排=△F浮ρ河水g=160N1.0×10由（1）可知漂浮時：根據(jù)F浮＝ρ水gV排可得：V排=F浮ρ河水g已知h浸=14h則SM=V排?浸=壓力為160N時增加的深度為：△h=△由于警戒水位的高度應(yīng)再加上電阻R的長度，所以，h高＝△h+1m＝1.6m+1m＝2.6m；答：（1）警戒水位時，M所受的浮力為100N；（2）當(dāng)水位上升，PQ向上移動到R的最上端，剛好與“⊥”形桿接觸，且對桿無壓力時，電流表示數(shù)為0.12A，電源電壓為12V；（3）當(dāng)水位繼續(xù)上升，PQ開始通過“⊥”桿對R0產(chǎn)生壓力：在保證此裝置能測量的最高水位高于警戒水位為2.6m。9．如圖所示是小川同學(xué)設(shè)計的一臺浮力電子秤，其結(jié)構(gòu)由浮力秤和電路兩部分組成，原理如圖所示，小筒底面積為10cm2，高20cm，大桶底面積為60cm2，裝有適量水。P為金屬滑片固定在托盤下面（滑片質(zhì)量和滑片受到的摩擦力均忽略不計），并隨托盤一起自由滑動，定值電阻R0＝5Ω，AB是一根長為10cm均勻電阻絲，其阻值為10Ω，電源電壓為6V，電流表量程0～0.6A。當(dāng)托盤不放物體時，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深（稱量過程中大桶水未溢出）。求：（1）托盤和小筒的總質(zhì)量；（2）開關(guān)S閉合，此時電路中電流表的示數(shù)；（3）若要保證電路安全，則浮力秤的最大稱量為多少g？【答案】（1）秤盤和小筒的總質(zhì)量為50g；（2）開關(guān)S閉合，此時電路中電流表的示數(shù)為0.4A；（3）若要保證電路安全，則浮力秤的最大稱量為60g。【解析】解：（1）當(dāng)托盤不放物體時，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深，此時小桶排開水的體積：V排＝S小筒h浸＝10cm2×5cm＝50cm3＝5×10﹣5m3，此時小筒受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣5m3＝0.5N，因物體漂浮時受到的浮力和自身的重力相等，所以，由F浮＝G＝mg可得，秤盤和小筒的總質(zhì)量：m0=F（2）開關(guān)S閉合，滑動變阻器R和定值電阻R0串聯(lián)接入電路，滑動變阻器接入電路的是最大阻值，串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，所以此時電路總電阻：R總＝R+R0＝10Ω+5Ω＝15Ω，電流表測通過電路的電流，由歐姆定律可知通過電路的電流：I=U（3）當(dāng)秤盤上放的物體越重時，滑片下移得越多，變阻器接入電路的阻值越小，電路的總電阻越小，電流越大，由電流表的量程為0～0.6A可知，當(dāng)電路中的電流為0.6A時，浮力秤達到最大稱量，由I=UR可得，此時電路中的總電阻：R總因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電阻絲接入電路中的電阻：R′＝R總﹣R0＝10Ω﹣5Ω＝5Ω，AB是一根長為10cm均勻電阻絲，其阻值為10Ω，即1cm長的電阻絲的阻值為1Ω，所以滑動變阻器接入電路的電阻最小為5Ω時，其接入電路的電阻絲的長度l＝5cm，此時滑片下移的距離：d0＝10cm﹣5cm＝5cm，秤盤上放置物體后，滑片下移5cm，小筒向下移動的距離：d＝d0＝5cm，由于小筒向下移動，大筒中的水面上升，設(shè)水面升高△h，則小筒浸入水中的深度會增加：△h浸＝△h+d，則△V排＝S大△h＝S小△h浸，即S大△h＝S?。ā鱤+d），化簡可得水面上升的高度：△h=S所以小筒排開水的體積變化量：△V排＝S大△h＝60cm2×1cm＝60cm3，秤盤上放置物體后，小筒處于漂浮狀態(tài)，由漂浮條件可得，被測物體的重力等于增加的浮力，所以G＝△F浮＝ρ水g△V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3＝0.6N，由G＝mg可得浮力秤的最大稱量：m=G答：（1）秤盤和小筒的總質(zhì)量為50g；（2）開關(guān)S閉合，此時電路中電流表的示數(shù)為0.4A；（3）若要保證電路安全，則浮力秤的最大稱量為60g。10．電子地磅在實際生活中用途越來越廣，某常用的電子地磅的一種工作電路簡化如圖（1）所示，顯示質(zhì)量大小的儀表V（實質(zhì)是電壓表）。為了探究電子地磅的奧秘，小李在實驗室找到了電源電壓為6V的電源，一個定值電阻R0，一個壓敏電阻R，其說明書上寫著壓敏電阻R的阻值與所受壓力F變化的關(guān)系部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示。他按照圖（1）連接了地磅工作原理的電路。閉合開關(guān)后，他將厚度不計，重1N，底面積為50cm2，裝有8cm深水的直柱形容器置于壓敏電阻上，如圖（2）甲所示，讀出電壓表此時示數(shù)為3V．他又用一根輕質(zhì)細(xì)線系了一個小球，將球浸沒在水中靜止且不接觸燒杯的底和側(cè)壁，如圖（2）乙，讀出電壓表示數(shù)為3.6V；他輕輕將球放下，如圖（2）丙，讀出電壓表示數(shù)為4.5V。求：壓力F/N013電阻R/Ω504025壓力F/N5710電阻R/Ω15105（1）小球未放入時，水對容器底部的壓力；（2）電阻R0的阻值；（3）小球的密度為多少？【答案】（1）小球未放入時，水對容器底部的壓力為4N；（2）電阻R0的阻值為15Ω；（3）小球的密度為2.5×103kg/m3?！窘馕觥拷猓海?）小球未放入時，水對容器底部的壓強：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa，由p=FS可得，水對容器底部的壓力：F水＝pS＝800Pa×50×10﹣4m（2）因直柱形容器中水對容器底的壓力等于水的重力，所以，容器內(nèi)水的重力G水＝F＝4N，則小球未放入壓敏電阻受到的壓力：F＝G水+G容＝4N+1N＝5N，由表格數(shù)據(jù)可知，壓敏電阻的阻值R＝15Ω，此時電壓表的示數(shù)U0＝3V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，壓敏電阻兩端的電壓：UR＝U﹣U0＝6V﹣3V＝3V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：I=URR解得：R0＝15Ω；（3）小球浸沒在水中靜止且不接觸燒杯的底和側(cè)壁時，電壓表示數(shù)U0′＝3.6V，此時壓敏電阻兩端的電壓：UR′＝U﹣U0′＝6V﹣3.6V＝2.4V，此時電路中的電流：I′=UR′解得：R′＝10Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，壓敏電阻受到的壓力F′＝7N，因水對小球的浮力和小球?qū)λ畨毫κ且粚ο嗷プ饔昧Γ?，壓敏電阻受到的壓力：F′＝G水+G容+F?。?N+1N+F浮＝7N，解得：F?。?N，因物體浸沒時排開水的體積和自身的體積相等，所以，由F浮＝ρgV排可得，小球的體積：V＝V排=F他輕輕將球放下時，電壓表示數(shù)U0″＝4.5V，此時壓敏電阻兩端的電壓：UR″＝U﹣U0″＝6V﹣4.5V＝1.5V，此時電路中的電流：I″=UR″解得：R″＝5Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，壓敏電阻受到的壓力F″＝10N，因此時壓敏電阻受到的壓力等于容器和水、小球的重力之和，所以，F(xiàn)″＝G水+G容+G＝4N+1N+G＝10N，解得：G＝5N，則小球的密度：ρ=mV=GgF浮ρ水g=G答：（1）小球未放入時，水對容器底部的壓力為4N；（2）電阻R0的阻值為15Ω；（3）小球的密度為2.5×103kg/m3。11．某款水位自動測控儀的測量原理如圖甲所示，電源電壓恒為15V，定值電阻R0＝10Ω，R1為一豎直固定光滑金屬棒，總長40cm，阻值為20Ω，其接入電路的阻值與對應(yīng)棒長成正比。彈簧上端固定，滑片P固定在彈簧下端且與R1接觸良好，滑片及彈簧的阻值、重力均不計。圓柱體M通過無伸縮的輕繩掛在彈簧下端，重80N，高60cm，底面積為100cm2．當(dāng)水位處于最高位置A時，M剛好浸沒在水中，此時滑片P恰在R1最上端；當(dāng)水位降至最低位置B時，M的下表面剛好離開水面。已知彈簧所受拉力F與其伸長量△L的關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S，試問：（1）當(dāng)水位處于位置A時，電壓表的示數(shù)為多少？（2）水位由位置A降至B（使圓柱體M下表面恰好離開水面）這一過程，彈簧的長度增加了多少？（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（3）水位在B處時，電壓表的示數(shù)為多少？【答案】（1）當(dāng)水位處于位置A時，電壓表的示數(shù)為10V；（2）彈簧的長度增加了30cm；（3）水位在B處時，電壓表的示數(shù)為5V。【解析】解：（1）當(dāng)水位處于位置A時，滑片P在R1最上端，此時R1＝20Ω，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，電路的總電阻：R＝R0+R1＝10Ω+20Ω＝30Ω，電路中的電流：I=U由I=UR得，R1兩端的電壓：U1＝IR（2）當(dāng)水位處于位置A時，M剛好浸沒，排開水的體積：V排＝V＝Sh＝100cm2×60cm＝6000cm3＝6×10﹣3m3，則M受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣3m3＝60N；則彈簧受到的拉力：F1＝G﹣F浮＝80N﹣60N＝20N，由圖乙可知，當(dāng)F1＝20N時，彈簧的伸長量△L1＝10cm；當(dāng)水位降至位置B時，M的下表面剛好離開水面，所受浮力為零，則此時彈簧受到的拉力：F2＝G＝80N，由圖乙可知，當(dāng)F2＝80N時，彈簧的伸長量△L2＝40cm；所以，水位由位置A降至B這一過程中，彈簧的長度增加量：△L＝△L2﹣△L1＝40cm﹣10cm＝30cm；（3）當(dāng)水位降至位置B時，R1接入電路的長度：L＝L總﹣△L＝40cm﹣30cm＝10cm，因為R1接入電路的阻值與對應(yīng)的棒長成正比，即：R′1所以，此時R1接入電路的阻值：R1′=LL總×此時電路中的電流：I′=U由I=UR得，此時R1兩端的電壓：U1′＝I′R答：（1）當(dāng)水位處于位置A時，電壓表的示數(shù)為10V；（2）彈簧的長度增加了30cm；（3）水位在B處時，電壓表的示數(shù)為5V。12．小強同學(xué)利用學(xué)過的物理知識設(shè)計了一個電子拉力計，如圖甲是其原理圖．硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計）。定值電阻R0＝5Ω，ab是一根長為5cm的均勻電阻絲，其阻值R1＝25Ω，電源電壓U＝3V，電流表的量程為0～0.6A。請回答：（1）小強在電路中連入R0的目的是；（2）擋拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是多少安；（3）已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F間的關(guān)系如圖乙所示．通過計算說明，開關(guān)S閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.3A處時，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是多大。【答案】（1）保護電流表（或保護電路）；（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是0.1A；（3）要使開關(guān)S閉合后，電流表指針指在0.3A處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力應(yīng)是400N?！窘馕觥拷猓海?）電路中接入R0，其目的是保護電流表（或保護電路）。（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)S后，R1與定值電阻R0串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可知電流表的讀數(shù)應(yīng)為：I=U（3）當(dāng)電流表讀數(shù)為0.3A時，根據(jù)歐姆定律，可得R0兩端的電壓為：U0＝I1R0＝0.3A×5Ω＝1.5V，則根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可得：R1兩端的電壓為：U1＝U﹣U0＝3V﹣1.5V＝1.5V，根據(jù)I=UR得R1接入電路部分的電阻R1′因電阻絲的電阻值與長度成正比，故可知彈簧被拉長的長度為△L=LR1×（R1﹣R對照圖乙，可知作用在拉環(huán)上的水平向右的拉力為F＝400N。答：（1）保護電流表（或保護電路）；（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是0.1A；（3）要使開關(guān)S閉合后，電流表指針指在0.3A處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力應(yīng)是400N。13．如圖所示，圓柱體A與B經(jīng)細(xì)線繞過定滑輪相連（不計繩重及摩擦），B剛好浸沒于水中，A置于壓敏電阻Rx上，壓敏電阻的電阻值Rx隨壓力F的變化關(guān)系如表所示，電源電壓恒為6V，R0＝6Ω，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V．已知，GA＝30N，GB＝15N，B的底面積為100cm2，柱形容器底面積為500cm2。求：（1）B剛好浸沒時，電流表的示數(shù)為0.6A，此時Rx的阻值是多少？（2）B剛好浸沒時，電流表的示數(shù)為0.6A，B受到的浮力大小是多少？（3）若逐漸將容器中的水排出，在電路安全的前提下，Rx的最大阻值是多少？能排出水的最大質(zhì)量是多少？F/N15202530Rx/Ω8642【答案】（1）B剛好浸沒時，電流表的示數(shù)為0.6A，此時Rx的阻值是4Ω；（2）B剛好浸沒時，電流表的示數(shù)為0.6A，B受到的浮力大小是10N；（3）若逐漸將容器中的水排出，在電路安全的前提下，Rx的最大阻值是6Ω，排出水的最大質(zhì)量是2kg?！窘馕觥拷猓海?）由I=UR可得，電流表的示數(shù)為0.6A時，電路的總電阻：R總因串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和，所以此時Rx的阻值：Rx＝R總﹣R0＝10Ω﹣6Ω＝4Ω；（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)Rx＝4Ω時，Rx受到的壓力：F＝25N，由于力的作用是相互的，所以A受到的支持力為25N；對A進行受力分析可知，A受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力、拉力，則F拉＝GA﹣F支持＝30N﹣25N＝5N，對B進行受力分析可知，B受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力、拉力，則B受到的浮力：F浮＝GB﹣F拉＝15N﹣5N＝10N；（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時，R0兩端電壓：U0＝U﹣Ux＝6V﹣3V＝3V，電路中的電流：I′=U由I=UR可得，此時Rx的阻值：Rx′根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，此時的壓力F′＝20N，由于力的作用是相互的，所以此時A受到的支持力為20N此時作用在繩子上的拉力：F拉′＝GA﹣F支持′＝30N﹣20N＝10N，此時B受到的浮力：F浮′＝GB﹣F拉′＝15N﹣10N＝5N；比較兩次浮力可知，浮力變?yōu)樵瓉淼囊话?，所以B浸入的深度也變?yōu)樵瓉淼囊话?，由F浮＝ρ水gV排可得，V排=F浮′ρ水g=由V＝Sh可得，水面下降的高度：h′＝h=V由V＝Sh和ρ=mm＝ρV＝ρSh′＝1.0×103kg/m3×（500×10﹣4m2﹣100×10﹣4m2）×5×10﹣2m＝2kg。答：（1）B剛好浸沒時，電流表的示數(shù)為0.6A，此時Rx的阻值是4Ω；（2）B剛好浸沒時，電流表的示數(shù)為0.6A，B受到的浮力大小是10N；（3）若逐漸將容器中的水排出，在電路安全的前提下，Rx的最大阻值是6Ω，排出水的最大質(zhì)量是2kg。14．如圖甲所示是平衡木裝置示意圖，AB可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動（AB重力不計）。硬桿CD與AB垂直，且與AB固定在一起，CD、OE重均為200N，CD底部裝有壓敏電阻片R，壓敏電阻R的阻值隨壓力F變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，AB＝5m、OA＝BC＝1m。將壓敏電阻R接入如圖丙所示電路中，定值電阻R2＝10Ω，電流表的量程為0～0.6A，電源電壓恒定。整個裝置放在水平地面上，AB始終處于水平平衡狀態(tài)。當(dāng)重300N的小朋友站在某點時，電流表的示數(shù)為0.2A；當(dāng)他從該點向左走1m后，電流表示數(shù)為0.24A。求：（1）小朋友從O點向左走的距離越遠(yuǎn)，電流表的示數(shù)怎樣變化？（2）當(dāng)小朋友向左走1m時，壓敏電阻阻值的變化量是多少？（3）當(dāng)小朋友從A點走到B點時，電路的電功率變化量是多少？【答案】（1）小朋友從O點向左走的距離越遠(yuǎn)，電流表的示數(shù)變大；（2）當(dāng)小朋友向左走1m時，壓敏電阻阻值的變化量是5Ω；（3）當(dāng)小朋友從A點走到B點時，電路的電功率變化量是1.5W。【解析】解：（1）杠桿AB，O為支點，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：G人?L＝F′?OC，所以，當(dāng)小朋友從O點向左走的距離越遠(yuǎn)時，即力臂L越大，硬桿CD對AB的支持力F′越大，由力作用的相互性可知，AB對CD的壓力F壓也越大；由于壓敏電阻片R受到的支持力F大小等于CD的重力與壓力F壓的和，所以F′越大時，支持力F也越大；由圖像可知，壓敏電阻R隨支持力F變大而變?。凰援?dāng)小朋友向左走的距離越遠(yuǎn)時，支持力F變大，壓敏電阻R的阻值變小，則電路中的總電阻變小；根據(jù)I=U（2）杠桿AB，O為支點，已知AB＝5m、OA＝BC＝1m，則：OC＝AB﹣AO﹣BC＝5m﹣1m﹣1m＝3m，小朋友在某點時，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：G人?L＝F′?OC，向左走1m時，根據(jù)杠桿的平衡條件可得：G人?（L+1m）＝F″?OC，所以，△F＝F″﹣F′=G由圖像可知，支持力F變化量為100N時壓敏電阻R的阻值變化量為5Ω；（3）在某點時，電流表的示數(shù)I＝0.2A，由I=UU＝I（R0+R′）＝0.2A×（10Ω+R′）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①向左走1m時，電流表的示數(shù)I′＝0.24A，由I=UU＝I′（R0+R″）＝0.24A×（10Ω+R″）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由（3）可知：R′﹣R″＝5Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③聯(lián)立①②③解得：U＝6V，R′＝20Ω，R″＝15Ω；由于小朋友向左走的距離越遠(yuǎn)時，支持力F變大，壓敏電阻R的阻值變小，則電路中