电学专题四综合应用

电学专题四综合应用电学专题四综合应用/电学专题四综合应用电学专题四综合应用学习目标：根据电学实际应用问题，能寻找所求问题及电学知识及其他物理量之间的关联；会抓住题目中的关键信息进行分析，解决问题；掌握利用电学知识解决生活实际问题的一般方法。基础训练：1.有些汽车前挡风玻璃上的刮水器能够随着雨量的大小，刮水的速度会相应地发生变化，雨停后，刮水器自动停止工作，小华查阅了相关资料后，自制了如图（甲）所示的，（以下简称检测网）并设计了如图（乙）所示的模拟电路进行探究．（1）小华按照设计的电路图连接电路，检测网未放入水中，电流表无示数，再将检测网放入雨水中，电流表有示数，表明雨水是（选填“导体”或“绝缘体”）．小华通过观察电路中的变化来判断电动机转速的变化，从而反映出刮水器刮水速度的变化．（2）将检测网竖立并缓慢浸入雨水中进行实验，分析数据可知，金属网浸入雨水中的深度越深，电流表的示数越大．这说明a、b间接入电路的电阻在（选填“变大”或“变小”），我们知道，影响导体电阻的大小的因素有：导体的、长度和和橫截面积，由此可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的变化引起的．（3）小华设计的电路在无雨水时，电动机不能转动，可是这样无法实现无雨时的车窗清洗，若要解决此问题，可在图乙电路中加装一个开关，请说明连接方法：．2.如图甲所示是某电子秤原理图．托盘及弹簧相连，滑片P固定在弹簧上并能随弹簧的伸缩上下滑动，R是一根长x0=10cm的均匀电阻丝．空盘时，滑片P位于R的最上端，称量最大值时，滑片P位于R的最下端，R最大阻值Rm=40Ω，电源电压恒为3V．请完成以下问题解答：（1）图甲中的“质量表”用表改装；R0在电路中的作用是；（2）空盘时，闭合开关S，电路电流为0.3A，求R0的阻值；（3）称量最大质量时，求电路消耗的总功率．重点剖析：例1.小明想对小区路灯进行自动化管理，设计电路如图所示．光敏电阻R2的阻值随光照强度降低而减小，当控制电路中电流增大到一定值时，衔铁被电磁铁吸引接通工作电路，路灯L点亮．反之，当光照度增强到一定值时，路灯L熄灭．（1）路灯L标有“220V40W”字样，则该路灯正常工作时通过的电流是A．（结果精确到0.01）（2）光敏电阻R2的阻值及光照强度之间的关系如表所示．控制电路的电源电压为4.5V，当光照强度为15勒克斯时，光敏电阻R2两端的电压等于3V，请计算定值电阻R1的阻值（电磁铁中线圈电阻不计）．（3）控制电路中的电池组在使用一段时间后电压会下降，需定期更换，如果不更换将会出现什么现象，并说明理由：．例2.小滨和小江所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪．如图甲、乙所示，两装置中所用的器材及规格完全相同．压力表是电压表改装而成，R1为10Ω的定值电阻，R2为滑动变阻器，其最大值为20Ω，金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且及它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计．M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度及其所受的压力大小成正比，当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端，当托盘所受的压力为60N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内．（1）甲装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为4V，则电源电压是多少？（2）甲装置中，压力为30N时的刻度位置标在电压表盘多少伏的刻度线上？（3）在甲、乙两种装置中，哪一个压力表的刻度是均匀的？为什么？例3.小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响．图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω．当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．（1）图甲中警铃的接线柱C应及接线柱相连，指示灯的接线柱D应及接线柱（均选填“A”或“B”）相连．（2）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为Ω．当环境温度升高时，继电器的磁性将（选填“增大”、“减小”或“不变”）．（3）请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警．例4.如图是小明发明的电子握力器的模拟电路．电源电压6V不变，滑动变阻器R的最大值为50Ω，b端固定在绝缘底座上，手柄A及变阻器滑片固定在一起，握力为零时，滑片处于a端，R0为定值电阻．力量计由一个电流表（量程为0～0.6A）改装而成．使用时，先闭合开关S，再用手握住手柄A向下运动压缩弹簧，握力就显示在力量计表盘上．（1）R0的作用是．（2）当握力增加时，力量计的示数也随之增大，请结合图分析其原因：．（3）当握力器的握力最大时，力量计示数为最大值（即电流表达到最大值），求力量计的零刻度线对应原电流表的示数．（4）改装设计：用电压表代替电流表做力量计，乙图已画出部分电路，请在乙图中补充完成电路的设计．要求：当握力为零时，力量计（电压表）的示数为零．.四、自主训练：1.如图1为某型号电子秤，其结构原理如图2所示，R0是定值电阻；R是压敏电阻，其阻值R随所受压力F变化的关系如图3所示，改写电流表（量程为0～0.6A）的表盘数值后可直接读出所称物体的质量．设踏板的质量为5kg，电源电压保持12V不变，g取10N/kg．（1）根据图象可知，当被称物体的质量增加时，压敏电阻R的阻值，电流表的示数．（以上两空均选填“变大”或“变小”）（2）空载时，电流表的示数为0.048A，则R0的阻值为Ω．（3）该电子秤的最大量程是kg．（4）若身边没有电流表只有电压表，试问还能制作电子秤吗？若不能，请说明理由；若能，电压表应怎样连入电路？答：，．2.如图甲所示是小华同学设计的一种测定油箱内油量的装置，其中R0为120Ω的定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的图象如图乙所示．油量表由电压表改装而成，电压表量程为0﹣3V，油量表指针对应的示数为0～7×10﹣2m3．已知空油箱质量为4kg，压敏电阻R的上表面面积为5cm2，压敏电阻能够承受的最大压力为800N．电源电压保持6V不变．（g=10N/kg，ρ=0.8×103k/m3）（1）分析图甲和图乙可知，当油箱中的油量增加时，压敏电阻R的阻值变，电压表的示数变（2）当油量表的示数达到最大值时，压敏电阻R受到的压强是多少？（3）当油量表的示数达到最大值时，电路中的总功率是多少？电学专题四综合应用部分参考答案基础训练：1.（1）导体；电流表示数；（2）变小；材料；横截面积；（3）a、b间接入开关（开关及金属网并联）．2.解：（1）由甲图可知，质量表串联在电路中，所以是由电流表改装的；由图知，空盘时，电路为R0的简单电路，可以防止滑片引起的短路，从而起到保护电路的作用；（2）空盘时，闭合开关S，电路为R0的简单电路，由欧姆定律可得：R0===10Ω；称量最大质量时，电阻R0及R的最大阻值串联，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，电路消耗的总功率：P==0.18W．四、自主训练：1.（1）变小；变大；（2）10；（3）115；（4）能；并联在R0两端．2.解：（1）两电阻串联，电压表测R0的电压，当油箱中的油量增加时，对R的压力增大，由图乙知，压敏电阻R的阻值变小，根据分压原理，R的电压变小，由串联电路电压的规律，R0的电压即电压表的示数变大；（2）油量表最大示数为：7×10﹣2m3；油的最大质量：m=ρV=0.8×103k/m3×7×10﹣2m3=56kg；已知空油箱质量