專題八電功和電路計算2

專題八電功和電路計算[考點導航]歐姆定律計算??電和磁計算??電熱計算??[例題1][歐姆定律計算]如圖甲所示一種家庭水箱水位測量裝置，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20厘米、阻值為20歐的均勻電阻絲，滑片P把電阻絲與輕質彈簧的指針連在一起。圓柱體M長80厘米，底面積為200厘米2。當水位處于最高處時，M剛好浸沒在水中，滑片P恰好在R1的最上端。輕質彈簧阻值忽略不計，M全部露出水面前，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）當水位下降時，電路中示數增大的電表是電流表。（2）當水位下降至某位置時，電壓表示數為6伏，則圓柱體露出水面部分的長度為多少厘米？（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注對應圓柱體露出水面部分的長度，根據上述信息，寫出圓柱體露出水面部分的長度H與電流I的關系式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R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）當水位下降時，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，即電流表的示數增大；（2）當水位下降，電壓表示數為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＝18V﹣6V＝12V，由歐姆定律可知，此時通過R0的電流：I=U0串聯(lián)電路各處電流相等，則滑動變阻器接入電路中的電阻：R1=U1I由R1是長20厘米、阻值是20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=5Ω20Ω×20cm由題意可知，此時彈簧的下端下降了ΔL＝20cm﹣5cm＝15cm，由乙圖圖象可知，當ΔL＝15cm時，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?。溅裧ΔV＝ρ水gHS＝1.0×103kg/m3×①②③聯(lián)立可得圓柱體露出水面部分的長度H與電流I的關系式H＝100cm﹣5（18VI-10Ω）cm/答：（1）電流表；（2）當水位下降，電壓表示數為6伏時，圓柱體露出水面部分的長度為75cm；（3）100cm﹣5（18VI-10Ω）cm/[練習1]常用的密度計使用時需要較多待測液體（如圖甲）。小明設計了一臺只需少量待測液體就能直接測量其密度大小的簡易密度儀（如圖乙）。其工作原理為：桶中無液體時，滑片P指向A處；測量時，將待測液體加滿小桶，裝有滑輪和滑片P的滑塊向下移動x，彈簧彈力增加F，待滑塊穩(wěn)定后閉合開關S，就能從已標注相應密度值的電流表刻度盤上讀出待測液體密度。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，粗細均勻的電阻絲AB總長為20厘米，其阻值隨長度變化如表。F與x的關系如圖丙所示。（不計摩擦，桶距底座高度足夠）。電阻絲的長度（厘米）05101520電阻絲的阻值（歐姆）010203040（1）閉合開關S，滑片P在A點和B點時，電流表示數分別為Ia、Ib，則Ia、Ib的大小關系是Ia＜Ib。（2）某次測量時，電流表示數為0.2安，則所測液體密度為多少克/厘米3？（3）為了方便在電流表的表盤上標注對應的密度值，需根據上述信息，分析密度與電流的關系并確定量程。①寫出密度ρ與電流I的關系式：ρ＝2.6g/cm3-0.3VI×1Ωg/cm3②該密度儀能測量的最大密度為2克/厘米3?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，滑片位于A點時接入電路電阻絲的阻值比滑片位于B點時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）當電流表示數為0.2安時，電路的總電阻：R總=U0I此時電阻絲接入電路中的電阻：R電阻絲＝R總﹣R0＝30Ω﹣12Ω＝18Ω，由表格數據可知，粗細均勻電阻絲每1厘米的阻值為2Ω，則滑塊向下移動的距離：x＝20cm-18Ω2Ω/cm由圖丙可知，F(xiàn)與x成正比，可設為F＝kx，把x＝10cm、F＝0.2N代入可得：k=Fx=0.2N10cm=0.02N/cm當x＝11cm時，F(xiàn)＝0.02N/cm×11cm＝0.22N，由于滑輪隨著滑塊一起運動，因此該滑輪為動滑輪，在不計摩擦，液體的重力：G=12F=12由G＝mg可得，液體的質量：m=Gg=0.11N所測液體密度ρ=mV=（3）①當電路中的電流為I時，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液體的質量：m=Gg=0.26N-0.03NI×1ΩN10N/kg液體密度：ρ=mV=26g-3VI×1Ω②當滑片P在B點時，接入電路中的電阻為零，此時電路中的電流最大，則I大=U0R0此時所測液體的密度最大，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）所測液體密度為1.1g/cm3；（3）①2.6g/cm3-0.3VI×1Ωg/cm3；②[例題2][電和磁計算]隨著科技的發(fā)展，很多地方通過水位自動報警裝置來監(jiān)測水位的變化。如圖是錢塘江水位自動報警裝置示意圖，A為球形浮子，B裝置（T形）可以上下移動，C為外殼固定不動。當水位上升時，浮子A上升，并推動B上升。（1）當水位達到一定高度時，控制電路接通。此時工作電路紅燈亮（選填“紅燈”或“綠燈”或“同時”），警示水位過高；（2）A和B的總質量為0.6千克，當水位上漲，使浮子A浸入水中體積達到一半時裝置報警，若要保證報警器能正常工作，不計摩擦，則浮子A的體積為多少？【解答】解：（1）讀圖可知，當水位上升時，浮子A上升，并推動B上升，當水位達到一定高度時，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，報警時AB受力平衡，所以F?。紾AB＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N，浮子A浸入水中體積達到一半時，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2]如圖是某科學興趣小組設計制作的“重力電燈”。在使用過程中，首先將質量為1kg的物體舉高，然后物體通過減速器勻速下落帶動發(fā)電機發(fā)電，點亮燈泡。（1）發(fā)電機是“重力電燈”的核心部件之一，其發(fā)電的原理是電磁感應現(xiàn)象。（2）某次下落過程中，當物體離地150cm時開始計時，經15秒落地，求物體下落的速度為多少？（3）物體從離地150cm處下落至地面的過程中，重力做功為多少？（4）物體勻速下落過程中，重力勢能減小量的75%轉化為燈泡的電能，恰好可以使額定電壓為2.5V的小燈泡正常發(fā)光，小燈泡正常工作時電流為多少？（g取10N/kg）【解答】解：（1）發(fā)電機的線圈在磁場中切割磁感線產生電流的現(xiàn)象，叫電磁感應現(xiàn)象，故發(fā)電的原理是電磁感應現(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）重力勢能轉化成燈泡電能為：W電＝75%W重力＝75%×15J＝11.25J，根據W＝UIt得出小燈泡正常工作時電流為：I=WUt故答案為：（1）電磁感應現(xiàn)象；（2）物體下落的速度為0.1m/s；（3）物體從離地150cm處下落至地面的過程中，重力做功為15J；’（4）小燈泡正常工作時電流為0.3A。[例題3][電熱計算]如圖甲是小苛同學家的水族箱，箱內盛40L的水，為了讓熱帶魚有一個舒適的生活環(huán)境，箱內裝有一個“220V200W”的電加熱棒給水加熱，當水溫升到設定值時加熱棒便自動停止工作，待水溫自然冷卻到一定溫度后再次加熱，使箱內水溫穩(wěn)定在一定范圍之內，水溫隨時間變化圖象如圖乙所示，c水＝4.2×103J/（kg?℃），求：（1）正常工作時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的效率是多少？（3）小苛同學認為，以上測算所得的電加熱棒的加熱效率比實際加熱效率要低，她的依據是什么？【解答】解：（1）由P=UR=U2P（2）水族箱內水的體積：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的效率：η=Q吸W×100%=（3）小苛同學認為，以上測算所得的電加熱棒的加熱效率比實際加熱效率要低，她的依據是：加熱過程中，除水吸熱外，加熱棒自身材料也吸熱，部分熱量還會散失，故測算所得的電加熱棒的加熱效率要低。答：（1）正常工作時電加熱棒的電阻是242Ω；（2）不考慮其它因素，該電加熱棒給水加熱時的效率是84%；（3）她的依據是加熱過程中，除水吸熱外，加熱棒自身材料也吸熱，部分熱量還會散失，故測算所得的電加熱棒的加熱效率要低。[練習3]圖甲為自動調溫電熨斗，圖乙為其簡化的電路圖，圖丙為溫控開關，溫控開關是由長和寬都相同的銅片和鐵片緊緊地鉚在一起做成的，受熱時，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A與彈性鋼片上的觸點B原來是相通的，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。當溫度升高到設定溫度時，A、B觸點分離，電路斷開，底板的溫度不在升高，隨著溫度的降低，雙金屬片逐漸恢復原狀，A、B觸點又重新接觸，電路再次接通，底板的溫度又開始升高，從而實現(xiàn)自動控溫的目的。（1）該電熨斗的溫控開關是依據什么物理知識制成的？（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如何調節(jié)調溫旋鈕？（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℃至少需要多長時間？（金屬底板的質量為1kg，比熱容為0.4×103J/（kg?℃），不計熱量損失）【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，達到溫控開關控制電路的目的，利用的是金屬熱脹冷縮的物理知識制成的；（2）需要較高溫度熨燙時，要調節(jié)調溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性鋼片下移，使雙金屬片稍向下彎曲，這時使觸點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，不計熱量損失，由W＝Q吸＝Pt可得，需要的加熱時間：t′=WP答：（1）該電熨斗的溫控開關是依據金屬熱脹冷縮的物理知識制成的；（2）需要較高溫度熨燙時，要調節(jié)調溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性鋼片下移；（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．隨著科技的進步，智能設備逐步走入千家萬戶，某科研小組對自動儲水裝置進行研究。圖甲的儲水容器底有一個質量0.5千克、底面積100平方厘米的長方體浮桶，桶上端通過輕質彈簧與緊貼力敏電阻的輕質絕緣片A相連，距容器底0.4米處的側壁有排水雙控閥門?？刂齐娐啡鐖D乙所示，其電源電壓U為12伏，此時滑動變阻器接入電路的阻值為10歐，當電流表示數為0.6安，且桶底升至閥門所處高度時，閥門才感應排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對應關系如表所示（彈簧均在彈性限度內）。壓力F/牛24……1215電阻R/歐11070……1610（1）未加水時，力敏電阻所受壓力為2牛，電流表的示數是多少安？（2）當雙控閥門打開排水時，此時容器內水面距底部的距離為多少米？（3）若要增加該裝置的儲水量，應如何調節(jié)控制電路中的滑動變阻器？并說明理由滑動變阻器的滑片向下移動；最大測量時電路的總電阻一定，要增加該裝置的儲水量，壓敏電阻的阻值越小，則滑動變阻器的阻值越大?！窘獯稹拷猓海?）由表格數據知，力敏電阻所受壓力為2N時，力敏電阻的阻值為110Ω，電路的總電阻：R總＝R0+R＝10Ω+110Ω＝120Ω；電流表的示數為：I=UR（2）浮桶的重力：G＝10N；當電流表示數為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時，閥門才感應排水，此時電路中的總電阻：R總′=UI'=此時力敏電阻的阻值：R′＝R總′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，由表格數據知，此時力敏電阻所受壓力為15N，根據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，這三個力平衡，則此時浮桶受到的浮力：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=當電流表示數為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時，閥門才感應排水，所以此時容器內水的深度：h＝h1+h2＝0.25m+0.4m＝0.65m；（3）水的壓力越大時，壓敏電阻的阻值越小，電路的總電阻越小，根據歐姆定律可知，電路中的電流越大；當電流表的示數最大時，該裝置測量的壓力最大，由電流表的量程一定可知，最大測量時的示數一定，由R=U答：（1）未加水時，力敏電阻所受壓力為2牛，電流表的示數是0.1A；（2）當雙控閥門打開排水時，此時容器內水面距底部的距離為0.65m；（3）滑動變阻器的滑片向下移動；最大測量時電路的總電阻一定，要增加該裝置的儲水量，壓敏電阻的阻值越小，則滑動變阻器的阻值越大。2．如圖甲，已知電源電壓可調，滑動變阻器R0的最大值為20歐，“電學元件”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，結合像可求得此時小燈泡的電阻是4歐；（2）將電源電壓調到一定值，然后進行下列操作并觀察電流表示數的變化。①當用R1接入電路，R0的滑片P在最右端時，電流表的示數為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，電流表的示數為I2。若I1+I2＝0.7A，求此時的電源電壓?！窘獯稹拷猓海?）電源電壓調為6伏，將小燈泡L接入電路，并把R0的滑片P移至最右端時，小燈泡L與滑動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，由圖像知當電路中的電流為0.25A時，小燈泡兩端的電壓為UL＝1V，滑動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'當用R1接入電路，R0的滑片P在最右端時，R1和R0串聯(lián)，電流表測量電路的電流，電流表的示數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，滑動變阻器的電阻為零，R1和R2并聯(lián)，電流表測量R1和R2的電流，電流表的示數I2=U若I1+I2＝0.7A，即U40Ω+解得電源電壓為：U＝4V。答：（1）4；（2）此時的電源電壓為4V。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）當水位下降時，電路中電流表的示數增大（選填“增大”或“減小”）。（2）當水位處于最高處時，電流表的示數為多少？（3）當水位下降，電壓表示數為6伏時，圓柱體露出水面部分的長度為多少厘米？【解答】解：由電路圖可知，R0與R1串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）當水位下降時，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，即電流表的示數增大；（2）當水位處于最高處時，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）當水位下降，電壓表示數為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'=U1'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=20Ω40Ω×20cm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）當水位處于最高處時，電流表的示數為0.2A；（3）當水位下降，電壓表示數為6伏時，圓柱體露出水面部分的長度為40cm。4．小科觀察到高速公路進出口處設有測量貨車重力的檢測裝置，他利用學過的知識設計了一套測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1m，O為支點，OA：AB＝1：4，平板上物體所受重力大小可以通過電流表讀數顯示。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變化的關系如圖乙所示。平板、壓桿和杠桿的質量均忽略不計。（1）當電池組電壓U0＝12V，平板上物體重力為100N時，電流表的讀數是多少？（2）電池組用久后電壓變小為U1，此時平板上物體重力為100N時，電流表讀數為0.3A，求U1。（3）若要使電池組電壓大小為U1時，平板上重為100N的物體對應的電流表讀數和電池組電壓U0＝12V的情況下相同，小科認為可采取以下其中一種辦法予以解決，試通過計算回答：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，只水平調節(jié)杠桿上觸點A的位置，則應如何調節(jié)？需將A觸點向左調節(jié)3cm?！窘獯稹拷猓海?）平板上物體所受重力G＝100N時，對平板的壓力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變化關系圖象得，R＝20Ω，由歐姆定可知，電流表示數：I=U0（2）由（1）的計算可知，平板上物體重100N時，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，需向左調節(jié)A觸點，設調節(jié)距離為L，此時壓力傳感器阻值為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）當電池組電壓U0＝12V，平板上物體重力為100N時，電流表的讀數是0.4A；（2）電池組用久后電壓變小為U1，此時平板上物體重力為100N時，電流表讀數為0.3A，U1為9V；（3）①2.5Ω；②需將A觸點向左調節(jié)3cm。5．智能家居為我們的生活提供了很多便利。香茗家新購置了一臺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為旋轉型開關，1、2、3、4為觸點，通過旋轉開關S可依次實現(xiàn)“關”、“低擋”和“高擋”之間的轉換，其高擋時電流為0.4A。（1）低擋模式時，mini工作電路中的電流是多少？（2）mini具有智能斷電功能，當水量偏低時會自動切斷電源，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系如圖所示。當控制電路中的電流達到時50mA，銜鐵才會吸合，mini工作電路接通。請通過計算說明，工作時至少需要加水多少千克？（g＝10N/kg）【解答】解：（1）當開關S接3、4時，電路為R1的簡單電路，加濕器處于高擋，由I=UR可得，RR1=U2I當開關S接2、3時，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mini工作電路中的電流：I=U2（2）由題意可知，當電流為50mA時，此時控制電路的總電阻：R總=U1I則壓敏電阻的阻值：R＝R總﹣R0＝100Ω﹣60Ω＝40Ω，由圖可知，當R＝40Ω時，壓敏電阻受到的壓力F＝0.2N，因物體對水平面的壓力和自身的重力相等，所以，由F＝G＝mg可得，加水的最少質量：m=Gg答：（1）低擋模式時，mini工作電路中的電流是0.1A；（2）mini工作時至少需要加水0.02kg。6．為了應對寒冷的天氣，圖甲是小明做作業(yè)時穿的電熱靴。每一只靴的加熱電路如圖乙所示，電源電壓恒定為6伏，S?為可以旋轉的擋旋開關（金屬片M可分別撥至a、b、c處），每只電熱靴的低溫擋功率為6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。（1）由該電熱靴工作電路圖可知，當金屬片撥至c處為高溫擋。（2）電阻絲R1的阻值是多少？（3）雙減背景下，小明同學的作業(yè)時間平均每天減少了30分鐘，若天氣寒冷，他做作業(yè)時兩只靴子同時打開中溫擋，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，R1與R2串聯(lián)，電路中電阻最大，電熱靴處于低溫擋；當S1閉合、M接b時，12R1與R2當S1閉合、M接c時，電路為R2的簡單電路，電阻最小，電熱靴處于高溫擋；（2）R1、R2阻值相等，低溫擋的功率：P低=U2R1+R2=U2（3）中溫擋的功率：P中=U2他做作業(yè)時兩只靴子同時打開中溫擋，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，R1和R2均為電加熱絲。電煎藥壺剛開始工作時先武火擋快速加熱，當藥液的溫度達到98℃時自動跳到文火擋慢熬，藥液熬制一段時間后，自動跳到保溫擋防止藥液燒干。已知電煎藥壺在220V電壓下正常工作時，武火快速加熱功率為500W，文火慢熬功率為100W，某次煎藥時藥液的溫度與電煎藥壺工作時間的關系圖像如圖丙所示，（1）根據題意可知，當單刀雙擲開關S1撥到“2”位置，同時開關S2斷開（選填“閉合”或“斷開”）時，電煎藥壺處于文火擋。（2）電加熱絲R2的阻值是484歐。（3）電成藥壺處于保溫擋時的功率為80瓦。（4）分析圖像可知，電煎藥壺武火加熱前半段時間對藥液的加熱效率小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）后半段時間的加熱效率?！窘獯稹拷猓海?）由電路圖可知，當單刀雙擲開關S1撥到“1”位置，