專題八電功和電路計(jì)算2

專題八電功和電路計(jì)算[考點(diǎn)導(dǎo)航]歐姆定律計(jì)算??電和磁計(jì)算??電熱計(jì)算??[例題1][歐姆定律計(jì)算]如圖甲所示一種家庭水箱水位測(cè)量裝置，電源電壓18伏保持不變，電壓表量程0～15伏，電流表量程0～3安，R0是阻值為10歐的定值電阻，R1是長(zhǎng)20厘米、阻值為20歐的均勻電阻絲，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(zhǎng)80厘米，底面積為200厘米2。當(dāng)水位處于最高處時(shí)，M剛好浸沒在水中，滑片P恰好在R1的最上端。輕質(zhì)彈簧阻值忽略不計(jì)，M全部露出水面前，彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)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(shí)，電路中示數(shù)增大的電表是電流表。（2）當(dāng)水位下降至某位置時(shí)，電壓表示數(shù)為6伏，則圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度為多少厘米？（3）為了方便判斷水箱中水量的多少，可在電流表的表盤上標(biāo)注對(duì)應(yīng)圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度，根據(jù)上述信息，寫出圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度H與電流I的關(guān)系式H＝100cm﹣5（18VI-10Ω）cm/Ω【解答】解：由電路圖可知，R0與R1串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。（1）當(dāng)水位下降時(shí)，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(dòng)，滑動(dòng)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)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時(shí)，由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，此時(shí)R0兩端的電壓：U0＝U﹣U1＝18V﹣6V＝12V，由歐姆定律可知，此時(shí)通過(guò)R0的電流：I=U0串聯(lián)電路各處電流相等，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：R1=U1I由R1是長(zhǎng)20厘米、阻值是20歐的電阻絲可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻絲的長(zhǎng)度：L=5Ω20Ω×20cm由題意可知，此時(shí)彈簧的下端下降了ΔL＝20cm﹣5cm＝15cm，由乙圖圖象可知，當(dāng)ΔL＝15cm時(shí)，彈簧受到的拉力增大了ΔF＝150N，即圓柱體M受到的浮力減小了ΔF?。?50N，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g所以圓柱體M浸入液體的深度減小了Δh=ΔVS=15000c（3）由（2）可得：20Ω20cm=UI-R020cm-ΔL=18VI-10Ω20cm-ΔL------①，ΔF?。?0ΔL﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，ΔF浮＝ρgΔV＝ρ水gHS＝1.0×103kg/m3×①②③聯(lián)立可得圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度H與電流I的關(guān)系式H＝100cm﹣5（18VI-10Ω）cm/答：（1）電流表；（2）當(dāng)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時(shí)，圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度為75cm；（3）100cm﹣5（18VI-10Ω）cm/[練習(xí)1]常用的密度計(jì)使用時(shí)需要較多待測(cè)液體（如圖甲）。小明設(shè)計(jì)了一臺(tái)只需少量待測(cè)液體就能直接測(cè)量其密度大小的簡(jiǎn)易密度儀（如圖乙）。其工作原理為：桶中無(wú)液體時(shí)，滑片P指向A處；測(cè)量時(shí)，將待測(cè)液體加滿小桶，裝有滑輪和滑片P的滑塊向下移動(dòng)x，彈簧彈力增加F，待滑塊穩(wěn)定后閉合開關(guān)S，就能從已標(biāo)注相應(yīng)密度值的電流表刻度盤上讀出待測(cè)液體密度。電源電壓U0恒為6伏，定值電阻R0的阻值為12歐，電流表量程為0～0.6安，小桶的容積為10厘米3，粗細(xì)均勻的電阻絲AB總長(zhǎng)為20厘米，其阻值隨長(zhǎng)度變化如表。F與x的關(guān)系如圖丙所示。（不計(jì)摩擦，桶距底座高度足夠）。電阻絲的長(zhǎng)度（厘米）05101520電阻絲的阻值（歐姆）010203040（1）閉合開關(guān)S，滑片P在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)分別為Ia、Ib，則Ia、Ib的大小關(guān)系是Ia＜Ib。（2）某次測(cè)量時(shí)，電流表示數(shù)為0.2安，則所測(cè)液體密度為多少克/厘米3？（3）為了方便在電流表的表盤上標(biāo)注對(duì)應(yīng)的密度值，需根據(jù)上述信息，分析密度與電流的關(guān)系并確定量程。①寫出密度ρ與電流I的關(guān)系式：ρ＝2.6g/cm3-0.3VI×1Ωg/cm3②該密度儀能測(cè)量的最大密度為2克/厘米3?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，滑片位于A點(diǎn)時(shí)接入電路電阻絲的阻值比滑片位于B點(diǎn)時(shí)接入電路中電阻絲的阻值大，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，由I=UR總=UR0+R（2）當(dāng)電流表示數(shù)為0.2安時(shí)，電路的總電阻：R總=U0I此時(shí)電阻絲接入電路中的電阻：R電阻絲＝R總﹣R0＝30Ω﹣12Ω＝18Ω，由表格數(shù)據(jù)可知，粗細(xì)均勻電阻絲每1厘米的阻值為2Ω，則滑塊向下移動(dòng)的距離：x＝20cm-18Ω2Ω/cm由圖丙可知，F(xiàn)與x成正比，可設(shè)為F＝kx，把x＝10cm、F＝0.2N代入可得：k=Fx=0.2N10cm=0.02N/cm當(dāng)x＝11cm時(shí)，F(xiàn)＝0.02N/cm×11cm＝0.22N，由于滑輪隨著滑塊一起運(yùn)動(dòng)，因此該滑輪為動(dòng)滑輪，在不計(jì)摩擦，液體的重力：G=12F=12由G＝mg可得，液體的質(zhì)量：m=Gg=0.11N所測(cè)液體密度ρ=mV=（3）①當(dāng)電路中的電流為I時(shí)，電路中的總電阻：R總=U電阻絲接入電路中的電阻：R＝R總﹣R0=6VI-滑塊向下移動(dòng)的距離：x＝20cm-R2Ω/cm=20cm-6V彈簧彈力增加：F＝0.02N/cm×（26cm-3VI×1Ωcm）＝0.52N-液體的重力：G=12F=12（0.52N-0.06VI×1Ω液體的質(zhì)量：m=Gg=0.26N-0.03NI×1ΩN10N/kg液體密度：ρ=mV=26g-3VI×1Ω②當(dāng)滑片P在B點(diǎn)時(shí)，接入電路中的電阻為零，此時(shí)電路中的電流最大，則I大=U0R0此時(shí)所測(cè)液體的密度最大，則最大液體密度：ρ大＝2.6g/cm3-0.3VI×1Ωg/cm3＝2.6g/cm3-0.3V0.5A×1Ωg/cm3故答案為：（1）Ia＜Ib；（2）所測(cè)液體密度為1.1g/cm3；（3）①2.6g/cm3-0.3VI×1Ωg/cm3；②[例題2][電和磁計(jì)算]隨著科技的發(fā)展，很多地方通過(guò)水位自動(dòng)報(bào)警裝置來(lái)監(jiān)測(cè)水位的變化。如圖是錢塘江水位自動(dòng)報(bào)警裝置示意圖，A為球形浮子，B裝置（T形）可以上下移動(dòng)，C為外殼固定不動(dòng)。當(dāng)水位上升時(shí)，浮子A上升，并推動(dòng)B上升。（1）當(dāng)水位達(dá)到一定高度時(shí)，控制電路接通。此時(shí)工作電路紅燈亮（選填“紅燈”或“綠燈”或“同時(shí)”），警示水位過(guò)高；（2）A和B的總質(zhì)量為0.6千克，當(dāng)水位上漲，使浮子A浸入水中體積達(dá)到一半時(shí)裝置報(bào)警，若要保證報(bào)警器能正常工作，不計(jì)摩擦，則浮子A的體積為多少？【解答】解：（1）讀圖可知，當(dāng)水位上升時(shí)，浮子A上升，并推動(dòng)B上升，當(dāng)水位達(dá)到一定高度時(shí)，控制電路接通，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，紅燈亮；（2）由題意可知，報(bào)警時(shí)AB受力平衡，所以F浮＝GAB＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N，浮子A浸入水中體積達(dá)到一半時(shí)，由阿基米德原理：F?。溅岩篻V排＝ρ水12Vg浮子A的體積：V=2F浮ρ水g=2×6N答：（1）紅燈；（2）浮子A的體積為1.2×10﹣3m3。[練習(xí)2]如圖是某科學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)制作的“重力電燈”。在使用過(guò)程中，首先將質(zhì)量為1kg的物體舉高，然后物體通過(guò)減速器勻速下落帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，點(diǎn)亮燈泡。（1）發(fā)電機(jī)是“重力電燈”的核心部件之一，其發(fā)電的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。（2）某次下落過(guò)程中，當(dāng)物體離地150cm時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)15秒落地，求物體下落的速度為多少？（3）物體從離地150cm處下落至地面的過(guò)程中，重力做功為多少？（4）物體勻速下落過(guò)程中，重力勢(shì)能減小量的75%轉(zhuǎn)化為燈泡的電能，恰好可以使額定電壓為2.5V的小燈泡正常發(fā)光，小燈泡正常工作時(shí)電流為多少？（g取10N/kg）【解答】解：（1）發(fā)電機(jī)的線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故發(fā)電的原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；（2）s＝150cm＝1.5m物體下落的速度為：v=st（3）重力做功為：W重力＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×1.5m＝15J；（4）重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成燈泡電能為：W電＝75%W重力＝75%×15J＝11.25J，根據(jù)W＝UIt得出小燈泡正常工作時(shí)電流為：I=WUt故答案為：（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象；（2）物體下落的速度為0.1m/s；（3）物體從離地150cm處下落至地面的過(guò)程中，重力做功為15J；’（4）小燈泡正常工作時(shí)電流為0.3A。[例題3][電熱計(jì)算]如圖甲是小苛同學(xué)家的水族箱，箱內(nèi)盛40L的水，為了讓熱帶魚有一個(gè)舒適的生活環(huán)境，箱內(nèi)裝有一個(gè)“220V200W”的電加熱棒給水加熱，當(dāng)水溫升到設(shè)定值時(shí)加熱棒便自動(dòng)停止工作，待水溫自然冷卻到一定溫度后再次加熱，使箱內(nèi)水溫穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)，水溫隨時(shí)間變化圖象如圖乙所示，c水＝4.2×103J/（kg?℃），求：（1）正常工作時(shí)電加熱棒的電阻是多少Ω？（2）不考慮其它因素，該電加熱棒給水加熱時(shí)的效率是多少？（3）小苛同學(xué)認(rèn)為，以上測(cè)算所得的電加熱棒的加熱效率比實(shí)際加熱效率要低，她的依據(jù)是什么？【解答】解：（1）由P=UR=U2P（2）水族箱內(nèi)水的體積：V＝40L＝0.04m3，由ρ=mm＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.04m3＝40kg；由乙圖可知，加熱過(guò)程中水的溫度由22℃加熱到28℃，電加熱棒正常工作了100min，則水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（28℃﹣22℃）＝1.008×106J，由P=WW＝Pt＝200W×100×60s＝1.2×106J，該電加熱棒給水加熱時(shí)的效率：η=Q吸W×100%=（3）小苛同學(xué)認(rèn)為，以上測(cè)算所得的電加熱棒的加熱效率比實(shí)際加熱效率要低，她的依據(jù)是：加熱過(guò)程中，除水吸熱外，加熱棒自身材料也吸熱，部分熱量還會(huì)散失，故測(cè)算所得的電加熱棒的加熱效率要低。答：（1）正常工作時(shí)電加熱棒的電阻是242Ω；（2）不考慮其它因素，該電加熱棒給水加熱時(shí)的效率是84%；（3）她的依據(jù)是加熱過(guò)程中，除水吸熱外，加熱棒自身材料也吸熱，部分熱量還會(huì)散失，故測(cè)算所得的電加熱棒的加熱效率要低。[練習(xí)3]圖甲為自動(dòng)調(diào)溫電熨斗，圖乙為其簡(jiǎn)化的電路圖，圖丙為溫控開關(guān)，溫控開關(guān)是由長(zhǎng)和寬都相同的銅片和鐵片緊緊地鉚在一起做成的，受熱時(shí)，由于銅片膨脹得比鐵片大，雙金屬片便向鐵片那邊彎曲，溫度越高彎曲得越明顯。雙金屬片觸點(diǎn)A與彈性鋼片上的觸點(diǎn)B原來(lái)是相通的，通電后，指示燈L亮（R為限流電阻），發(fā)熱板發(fā)熱，使金屬底板溫度升高。當(dāng)溫度升高到設(shè)定溫度時(shí)，A、B觸點(diǎn)分離，電路斷開，底板的溫度不在升高，隨著溫度的降低，雙金屬片逐漸恢復(fù)原狀，A、B觸點(diǎn)又重新接觸，電路再次接通，底板的溫度又開始升高，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫的目的。（1）該電熨斗的溫控開關(guān)是依據(jù)什么物理知識(shí)制成的？（2）不同織物需要不同的熨燙溫度，若需要較高的熨燙溫度應(yīng)如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕？（3）若指示燈L采用“3V0.03W”的小燈泡，那么限流電阻R多大才能使小燈泡正常工作？（4）發(fā)熱板的額定功率為1000W，則發(fā)熱板的電阻多大？若要使金屬底板的溫度由20℃升高到220℃至少需要多長(zhǎng)時(shí)間？（金屬底板的質(zhì)量為1kg，比熱容為0.4×103J/（kg?℃），不計(jì)熱量損失）【解答】解：（1）由題意可知，銅片和鐵片受熱膨脹不同，雙金屬片發(fā)生彎曲，達(dá)到溫控開關(guān)控制電路的目的，利用的是金屬熱脹冷縮的物理知識(shí)制成的；（2）需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動(dòng)彈性鋼片下移，使雙金屬片稍向下彎曲，這時(shí)使觸點(diǎn)斷開雙金屬片向下彎曲程度要大一些，溫度要更高一些；（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓UL＝3V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由P＝UI可得，小燈泡支路的電流：I=PL因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，限流電阻兩端的電壓：UR＝U﹣UL＝220V﹣3V＝217V，由I=UR可得，限流電阻R=URI=217V0.01A（4）由P=UR熱=U2P金屬板吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝0.4×103J/（kg?℃）×1kg×（220℃﹣20℃）＝8×104J，不計(jì)熱量損失，由W＝Q吸＝Pt可得，需要的加熱時(shí)間：t′=WP答：（1）該電熨斗的溫控開關(guān)是依據(jù)金屬熱脹冷縮的物理知識(shí)制成的；（2）需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動(dòng)彈性鋼片下移；（3）若指示燈L采用“3V0.03W”的小燈泡，那么限流電阻R的阻值為2.17×104Ω才能使小燈泡正常工作；（4）發(fā)熱板的電阻為48.4Ω，若要使金屬底板的溫度由20℃升高到220℃至少需要80s。

[猜押題專練]1．隨著科技的進(jìn)步，智能設(shè)備逐步走入千家萬(wàn)戶，某科研小組對(duì)自動(dòng)儲(chǔ)水裝置進(jìn)行研究。圖甲的儲(chǔ)水容器底有一個(gè)質(zhì)量0.5千克、底面積100平方厘米的長(zhǎng)方體浮桶，桶上端通過(guò)輕質(zhì)彈簧與緊貼力敏電阻的輕質(zhì)絕緣片A相連，距容器底0.4米處的側(cè)壁有排水雙控閥門?？刂齐娐啡鐖D乙所示，其電源電壓U為12伏，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10歐，當(dāng)電流表示數(shù)為0.6安，且桶底升至閥門所處高度時(shí)，閥門才感應(yīng)排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示（彈簧均在彈性限度內(nèi)）。壓力F/牛24……1215電阻R/歐11070……1610（1）未加水時(shí)，力敏電阻所受壓力為2牛，電流表的示數(shù)是多少安？（2）當(dāng)雙控閥門打開排水時(shí)，此時(shí)容器內(nèi)水面距底部的距離為多少米？（3）若要增加該裝置的儲(chǔ)水量，應(yīng)如何調(diào)節(jié)控制電路中的滑動(dòng)變阻器？并說(shuō)明理由滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)；最大測(cè)量時(shí)電路的總電阻一定，要增加該裝置的儲(chǔ)水量，壓敏電阻的阻值越小，則滑動(dòng)變阻器的阻值越大?！窘獯稹拷猓海?）由表格數(shù)據(jù)知，力敏電阻所受壓力為2N時(shí)，力敏電阻的阻值為110Ω，電路的總電阻：R總＝R0+R＝10Ω+110Ω＝120Ω；電流表的示數(shù)為：I=UR（2）浮桶的重力：G＝10N；當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時(shí)，閥門才感應(yīng)排水，此時(shí)電路中的總電阻：R總′=UI'=此時(shí)力敏電阻的阻值：R′＝R總′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，由表格數(shù)據(jù)知，此時(shí)力敏電阻所受壓力為15N，根據(jù)物體間力的作用是相互的，所以彈簧給浮桶向下的壓力也是15N，浮桶受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和壓力，這三個(gè)力平衡，則此時(shí)浮桶受到的浮力：F?。紾+F＝10N+15N＝25N，浮桶排開水的體積：V排=F浮ρ水g=25N1.0×103kg/則浮桶浸入水中的深度為：h1=V排S=當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時(shí)，閥門才感應(yīng)排水，所以此時(shí)容器內(nèi)水的深度：h＝h1+h2＝0.25m+0.4m＝0.65m；（3）水的壓力越大時(shí)，壓敏電阻的阻值越小，電路的總電阻越小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流越大；當(dāng)電流表的示數(shù)最大時(shí)，該裝置測(cè)量的壓力最大，由電流表的量程一定可知，最大測(cè)量時(shí)的示數(shù)一定，由R=U答：（1）未加水時(shí)，力敏電阻所受壓力為2牛，電流表的示數(shù)是0.1A；（2）當(dāng)雙控閥門打開排水時(shí)，此時(shí)容器內(nèi)水面距底部的距離為0.65m；（3）滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)；最大測(cè)量時(shí)電路的總電阻一定，要增加該裝置的儲(chǔ)水量，壓敏電阻的阻值越小，則滑動(dòng)變阻器的阻值越大。2．如圖甲，已知電源電壓可調(diào)，滑動(dòng)變阻器R0的最大值為20歐，“電學(xué)元件”處可接入小燈泡L、定值電阻R1或定值電阻R2，圖乙中線1、2、3分別表示R1、R2和L的電流隨它兩端電壓變化的圖像。（1）電源電壓調(diào)為6伏，將小燈泡L接入電路，并把R0的滑片P移至最右端，結(jié)合像可求得此時(shí)小燈泡的電阻是4歐；（2）將電源電壓調(diào)到一定值，然后進(jìn)行下列操作并觀察電流表示數(shù)的變化。①當(dāng)用R1接入電路，R0的滑片P在最右端時(shí)，電流表的示數(shù)為I1；②再用R2接入電路與R1并聯(lián)，并把R0的滑片P移至最左端時(shí)，電流表的示數(shù)為I2。若I1+I2＝0.7A，求此時(shí)的電源電壓。【解答】解：（1）電源電壓調(diào)為6伏，將小燈泡L接入電路，并把R0的滑片P移至最右端時(shí)，小燈泡L與滑動(dòng)變阻器的最大電阻串聯(lián)，由于串聯(lián)電路電流處處相等，且總電壓等于各部分電壓的和，由圖像知當(dāng)電路中的電流為0.25A時(shí)，小燈泡兩端的電壓為UL＝1V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U0＝IR0＝0.25A×20Ω＝5V，電源電壓為U＝UL+U0＝1V+5V＝6V，符合題意，所以小燈泡兩端的電壓為1V，電流為0.25A，小燈泡的電阻為：RL=ULI（2）由圖像知R1的阻值為：R1=U1I'R2的電阻為：R2=U2I'當(dāng)用R1接入電路，R0的滑片P在最右端時(shí)，R1和R0串聯(lián)，電流表測(cè)量電路的電流，電流表的示數(shù)I1=U再用R2接入電路與R1并聯(lián)，并把R0的滑片P移至最左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻為零，R1和R2并聯(lián)，電流表測(cè)量R1和R2的電流，電流表的示數(shù)I2=U若I1+I2＝0.7A，即U40Ω+解得電源電壓為：U＝4V。答：（1）4；（2）此時(shí)的電源電壓為4V。3．如圖甲所示是一種水箱水位測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)80厘米，底面積為250厘米2。當(dāng)水位處于最高處時(shí)，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(jì)，彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)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(shí)，電路中電流表的示數(shù)增大（選填“增大”或“減小”）。（2）當(dāng)水位處于最高處時(shí)，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(shí)，圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度為多少厘米？【解答】解：由電路圖可知，R0與R1串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。（1）當(dāng)水位下降時(shí)，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(dòng)，滑動(dòng)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(shí)，滑片P恰好在R1的最上端，滑動(dòng)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(diǎn)可知，此時(shí)電路中的總電阻：R＝R0+R1＝20Ω+40Ω＝60Ω，由I=UR可知，此時(shí)電路中的電流：I=（3）當(dāng)水位下降，電壓表示數(shù)為6伏時(shí)，由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知，此時(shí)R0兩端的電壓：U0'＝U﹣U1'＝12V﹣6V＝6V，由I=UR可知，此時(shí)通過(guò)R0的電流：I0=由串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過(guò)R1的電流：I1＝I0＝0.3A，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：R1'=U1'由R1是長(zhǎng)20厘米、阻值是40歐的電阻絲可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻絲的長(zhǎng)度：L=20Ω40Ω×20cm由題意可知，此時(shí)彈簧的下端下降了ΔL＝20cm﹣10cm＝10cm，由乙圖圖象可知，當(dāng)ΔL＝10cm時(shí)，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浮＝100N，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g所以圓柱體M浸入液體的深度減小了Δh=ΔVS=10000c故答案為：（1）增大；（2）當(dāng)水位處于最高處時(shí)，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(shí)，圓柱體露出水面部分的長(zhǎng)度為40cm。4．小科觀察到高速公路進(jìn)出口處設(shè)有測(cè)量貨車重力的檢測(cè)裝置，他利用學(xué)過(guò)的知識(shí)設(shè)計(jì)了一套測(cè)量貨車重力的模擬裝置，其工作原理如圖甲所示。OAB為水平杠桿，OB長(zhǎng)1m，O為支點(diǎn)，OA：AB＝1：4，平板上物體所受重力大小可以通過(guò)電流表讀數(shù)顯示。已知定值電阻R0的阻值為10Ω，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。平板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計(jì)。（1）當(dāng)電池組電壓U0＝12V，平板上物體重力為100N時(shí)，電流表的讀數(shù)是多少？（2）電池組用久后電壓變小為U1，此時(shí)平板上物體重力為100N時(shí)，電流表讀數(shù)為0.3A，求U1。（3）若要使電池組電壓大小為U1時(shí)，平板上重為100N的物體對(duì)應(yīng)的電流表讀數(shù)和電池組電壓U0＝12V的情況下相同，小科認(rèn)為可采取以下其中一種辦法予以解決，試通過(guò)計(jì)算回答：①其它條件不變，只更換電阻R0，則更換后的電阻大小為2.5Ω。②其它條件不變，只水平調(diào)節(jié)杠桿上觸點(diǎn)A的位置，則應(yīng)如何調(diào)節(jié)？需將A觸點(diǎn)向左調(diào)節(jié)3cm?！窘獯稹拷猓海?）平板上物體所受重力G＝100N時(shí)，對(duì)平板的壓力FA＝G＝100N，由杠桿平衡條件可得：FA×OA＝FB×OB，由題知，OA：AB＝1：4，則OA：OB＝1：5，F(xiàn)A×OA＝FB×OB，杠桿B點(diǎn)受到的壓力：FB=15FA=15由于力的作用是相互的，壓力傳感器受到的壓力為20N，由R的阻值隨所受壓力F變化關(guān)系圖象得，R＝20Ω，由歐姆定可知，電流表示數(shù)：I=U0（2）由（1）的計(jì)算可知，平板上物體重100N時(shí)，壓力傳感器受到的壓力為20N，壓力傳感器的電阻R＝20Ω，由歐姆定律可知，此時(shí)電池組電壓：U1＝I0R總＝I0（R+R0）＝0.3A×（20Ω+10Ω）＝9V；（3）①其它條件不變，只更換電阻R，此時(shí)電路的電阻：R總′=U1IL=9V0.4A=22.5Ω，更換后的R0＝R總′﹣R＝22.5②電池組電壓變小，電路中電流變小，要增大電路中電流，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，需向左調(diào)節(jié)A觸點(diǎn)，設(shè)調(diào)節(jié)距離為L(zhǎng)，此時(shí)壓力傳感器阻值為R′，U1＝IR總′＝I（R′+R0）9V＝0.4A×（R′+10Ω）解得R′＝12.5Ω，從圖象可知傳感器受到的壓力為23N，由于力的作用是相互的，杠桿B點(diǎn)受到的壓力：FB′＝23N，由杠桿平衡條件可得：FB′×OB＝FA×（OA+L）23N×OB＝100N×（OA+L）23N×1m＝100N×（15×解得：L＝0.03m＝3cm。答：（1）當(dāng)電池組電壓U0＝12V，平板上物體重力為100N時(shí)，電流表的讀數(shù)是0.4A；（2）電池組用久后電壓變小為U1，此時(shí)平板上物體重力為100N時(shí)，電流表讀數(shù)為0.3A，U1為9V；（3）①2.5Ω；②需將A觸點(diǎn)向左調(diào)節(jié)3cm。5．智能家居為我們的生活提供了很多便利。香茗家新購(gòu)置了一臺(tái)mini智能空氣加濕器，如圖甲所示，R1、R2為發(fā)熱電阻，且R2＝3R1，U1＝U2＝5V，S為旋轉(zhuǎn)型開關(guān)，1、2、3、4為觸點(diǎn)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開關(guān)S可依次實(shí)現(xiàn)“關(guān)”、“低擋”和“高擋”之間的轉(zhuǎn)換，其高擋時(shí)電流為0.4A。（1）低擋模式時(shí)，mini工作電路中的電流是多少？（2）mini具有智能斷電功能，當(dāng)水量偏低時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷電源，防止干燒?？刂齐娐分?，R0＝60Ω，R為壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化關(guān)系如圖所示。當(dāng)控制電路中的電流達(dá)到時(shí)50mA，銜鐵才會(huì)吸合，mini工作電路接通。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，工作時(shí)至少需要加水多少千克？（g＝10N/kg）【解答】解：（1）當(dāng)開關(guān)S接3、4時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，加濕器處于高擋，由I=UR可得，RR1=U2I當(dāng)開關(guān)S接2、3時(shí)，R1、R2串聯(lián)，加濕器處于低擋，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，低擋模式時(shí)mini工作電路中的電流：I=U2（2）由題意可知，當(dāng)電流為50mA時(shí)，此時(shí)控制電路的總電阻：R總=U1I則壓敏電阻的阻值：R＝R總﹣R0＝100Ω﹣60Ω＝40Ω，由圖可知，當(dāng)R＝40Ω時(shí)，壓敏電阻受到的壓力F＝0.2N，因物體對(duì)水平面的壓力和自身的重力相等，所以，由F＝G＝mg可得，加水的最少質(zhì)量：m=Gg答：（1）低擋模式時(shí)，mini工作電路中的電流是0.1A；（2）mini工作時(shí)至少需要加水0.02kg。6．為了應(yīng)對(duì)寒冷的天氣，圖甲是小明做作業(yè)時(shí)穿的電熱靴。每一只靴的加熱電路如圖乙所示，電源電壓恒定為6伏，S?為可以旋轉(zhuǎn)的擋旋開關(guān)（金屬片M可分別撥至a、b、c處），每只電熱靴的低溫?fù)豕β蕿?瓦。電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值保持不變，b為電阻絲R1的中點(diǎn)。（1）由該電熱靴工作電路圖可知，當(dāng)金屬片撥至c處為高溫?fù)?。?）電阻絲R1的阻值是多少？（3）雙減背景下，小明同學(xué)的作業(yè)時(shí)間平均每天減少了30分鐘，若天氣寒冷，他做作業(yè)時(shí)兩只靴子同時(shí)打開中溫?fù)?，則一天可少消耗多少電能？【解答】解：（1）電源電壓一定，由P=U串聯(lián)電路總電阻等于各分電阻之和，由電路圖可知，S1閉合、M接a時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電路中電阻最大，電熱靴處于低溫?fù)酰划?dāng)S1閉合、M接b時(shí)，12R1與R2當(dāng)S1閉合、M接c時(shí)，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，電阻最小，電熱靴處于高溫?fù)?；?）R1、R2阻值相等，低溫?fù)醯墓β剩篜低=U2R1+R2=U2（3）中溫?fù)醯墓β剩篜中=U2他做作業(yè)時(shí)兩只靴子同時(shí)打開中溫?fù)?，一天可少消耗的電能：W＝2P中t＝2×8W×30×60s＝28800J。答：（1）c；（2）電阻絲R1的阻值是3Ω；（3）一天可少消耗28800J電能。7．如圖甲為陶瓷電煎藥業(yè)，其簡(jiǎn)化的工作電路如圖乙所示，電源電壓為220V，S1為單刀雙擲開關(guān)，R1和R2均為電加熱絲。電煎藥壺剛開始工作時(shí)先武火擋快速加熱，當(dāng)藥液的溫度達(dá)到98℃時(shí)自動(dòng)跳到文火擋慢熬，藥液熬制一段時(shí)間后，自動(dòng)跳到保溫?fù)醴乐顾幰簾伞Ｒ阎娂逅帀卦?20V電壓下正常工作時(shí)，武火快速加熱功率為500W，文火慢熬功率為100W，某次煎藥時(shí)藥液的溫度與電煎藥壺工作時(shí)間的關(guān)系圖像如圖丙所示，（1）根據(jù)題意可知，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S1撥到“2”位置，同時(shí)開關(guān)S2斷開（選填“閉合”或“斷開”）時(shí)，電煎藥壺處于文火擋。（2）電加熱絲R2的阻值是484歐。（3）電成藥壺處于保溫?fù)鯐r(shí)的功率為80瓦。（4）分析圖像可知，電煎藥壺武火加熱前半段時(shí)間對(duì)藥液的加熱效率小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）后半段時(shí)間的加熱效率。【解答】解：（1）由電路圖可知，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S1撥到“1”位置，