2022年中考二轮物理总复习突破精讲精练(浙江专用)专题13欧姆定律(原卷版+解析版)
展开专题13欧姆定律
考点总结
考点一、串联电路的电压规律
1. 串联电路的电压规律:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。可以表示为U=U1+U2+…+Un。
2. 结论的理解:
(1)串联电路中各部分电路两端电压不一定相等,但串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
(2)当电路中有n个规格相同的用电器串联时,每个用电器两端的电压是U1,则有U=nU1。
考点二、串联电路的电压规律
1. 串联电路的电压规律:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。可以表示为U=U1+U2+…+Un。
2. 结论的理解:
(1)串联电路中各部分电路两端电压不一定相等,但串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
(2)当电路中有n个规格相同的用电器串联时,每个用电器两端的电压是U1,则有U=nU1。
考点三、并联电路的电压规律
1.并联电路的电压规律:并联电路中,各支路两端的电压相等,都等于电电压。可以表示为U=U1=U2=…=Un。
考点四、欧姆定律
1. 一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比关系,跟这段导体的电阻成反比关系。
2. 使用条件:利用公式I=及变换公式U=IR和R=进行相关计算时,三个物理量I、U、R必须是同一段导体(或同一用电器)同一时刻对应的物理量。
3. 对公式R=的理解:根据这个公式,我们不能说电阻跟电压成正比,跟电流成反比。因为对于一段导体来说,它的电阻大小是由导体的长度、材料、横截面积等来决定的,与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关。对于给定的一个导体来说,接到电路中和不接到电路中,电阻都存在且阻值不变,而公式R=只是电阻阻值的计算式。
考点突破
一.选择题(共2小题)
1.(2021•台州)电给人类的生活带来了极大的方便,然而使用不当时,也会给人们带来危害。下列符合安全用电原则的是( )
A.超负荷使用插座
B.用湿手触摸开关
C.将插头的接地插脚掰弯使用
D.放风筝时远离高压设备
2.(2021•湖州)以下四幅家庭电路图中,连接正确的是( )
A. B.
C. D.
二.填空题(共8小题)
3.(2021•衢州)小科利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系,部分电路如图所示。
(1)图中M、N之间应连入 (填“定值电阻”或“小灯泡”);
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器两端的电压 (填变化情况)。
4.(2021•宁波)夏天的紫外线较强,人们在户外活动时间过长,会造成皮肤灼伤,甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质,设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时,S2闭合,电动机转动,遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
(1)调试时发现,当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合。为了达到设计要求,需要把滑动变阻器R1的滑片P向 (填“左”或“右”)移动。
(2)从安全用电的角度分析,进户线a应该是 线。
5.(2021•杭州)电给人类的生活带来了极大的方便,了解用电基本常识对我们每个人都很重要。我国家庭电路的电压是 V;对于人体,一般情况下 V以下的电压才是安全的。安全用电原则是不接触 ,不靠近 。
6.(2021•金华)按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电电压为6V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电电压,出现此故障的原因可能是 ;
(2)若R1=6Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为 。
7.(2022•舟山模拟)小柯用如图甲电路进行实验。
(1)闭合开关后,电流表的示数如图乙,则通过灯泡L的电流为 安;
(2)图丙为通过电阻R的电流与它两端电压的关系图,则R的阻值为 欧。
8.(2022•台州模拟)专家提示:室内空气过于干燥,发病率会明显增加,室内最佳空气湿度值范围45%至50%。如图所示是某家用空气加湿装置的自动控制电路,R1是一个传感电阻(置于加湿器表面,和空气接触,用于探测空气的湿度),其阻值随湿度的变化关系如表所示。加湿装置上标有“220V 44W”字样。已知定值电阻R0为75Ω,控制电路电的电压U0为6V不变。当控制电路中的电流增大到某一数值时,继电器的衔铁被吸下,加湿装置电路断开;当控制电路中的电流减小到某一数值时,继电器的衔铁被断开,加湿装置电路闭合,开始工作。请回答:
空气湿度(%) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
电阻R阻值(Ω) | 300 | 210 | 150 | 100 | 75 | 50 | 40 | 30 | 25 |
(1)求加湿装置正常工作时的工作电流。
(2)若室内湿度在50%,衔铁被吸下、加湿装置电路被断开,求这时控制电路中的电流。
(3)若要使室内湿度在60%时,才能让衔铁被吸下,加湿装置电路被断开。对控制电路可采取的措施有 。
A.串联一个电阻
B.减小R0的电阻值
C.减小控制电路电压U0
9.(2021•金华模拟)如图所示电路,电电压保持不变,电流表的内阻不可忽略,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,闭合开关后,滑由b端滑动到a端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则可判断电电压是 V,电流表的内阻是 Ω。
10.(2021•东阳市模拟)如图是某校科技兴趣小组设计的一个电子体重计,金属触头与站台相连,并可在电阻棒两端之间上下滑动。你认为显示器可以选用 (填电学仪器名称)。当称重的人脱掉鞋子和外套时,你选用的仪器示数将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
三.实验探究题(共3小题)
11.(2022•定海区校级模拟)小科同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲的实验电路,她在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电,电流表、电压表各一只,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样,导线若干。
(1)小科连接好电路,闭合开关后,移动滑变阻器滑片时,发现电流表指针正常偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是 。
(2)故障排除后,小科先把10Ω的电阻接入电路,移动滑变阻器滑片,使电压表示数为2V,读出电流表示数后,断开开关,他直接拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图丙所示,其示数是 V,接下来他向右调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V。
(3)当小科改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为造成该现象的原因可能是 。
A.电电压太小
B.电压表量程太小
C.滑动变阻器阻值太小
D.滑动变阻器烧坏了
(4)小科解决了上述问题后,利用收集到的多组数据。作出了如图丁所示的电流I随电阻R变化的关系图像,分析图像得出的结论是 。
12.(2022•台州模拟)某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统,其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作。如图所示。图a是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件,图b是自动控制系统的模拟电路。
(1)将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验,记录数据如下:
检测浸入雨水中部分 | 未浸入 | 浸入 | 浸入 | 全部浸入 |
电流表的示数/A | 0 | 0.16 | 0.20 | 0.32 |
①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于 (选填“开关”或“滑动变阻器”)。
②根据表中的现象和数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是 ;
(2)活动小组发现无雨水时,电动机不能工作,无法实现无雨时车窗的清洗,于是增加了一个电路元件改进了电路,将“”和“增加的元件”连入电路ab间,绘制在图c中。
13.(2022•温州模拟)为了探究通过导体的电流与电阻的关系”,小明利用电压为4.5伏的电,标有“20欧,1.5安”的滑动变阻器、开关、电压表、电流表等仪器进行实验,步骤如下:
①使用阻值为5欧的定值电阻R0,按图甲电路图连接电路;
②闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P,当电压表示数为3伏时,记录电流表的示数;
③把R0换用其它阻值的定值电阻,重复步骤②,得到阻值R与电路中电流大小R﹣I关系如图丙。
(1)图乙是对应的未连接完整的实物图,请用笔画线代替导线完成该实物图的连接。
(2)实验过程中,移动变阻器滑片时,眼睛应注视 。
A.变阻器滑片
B.电压表示数
C.电流表示数
(3)实验结束后,小明进一步对滑动变阻器接入的阻值R1与电路中电流大小关系进行探究,并继续画出R﹣I图像,则对应的图像是图丁中的哪一条线(选数字),并简述你选择的依据: 。
四.计算题(共1小题)
14.(2021•永嘉县校级模拟)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℃,则控制电路的电电压U1最小值是多少?
(2)若电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?
五.综合能力题(共1小题)
15.(2022•杭州模拟)温州地区常下暴雨,导致水库水位超过警戒线产生危险。为自动测量水库水位超出警戒线的高度,小明设计了一台简易水位测量仪,其工作原理如图甲所示。密度比水大的圆柱体M底面积为10厘米2,物体M和N重力均为40牛,绳子绕过定滑轮把MN两物体相连,调节绳子长度使M的下表面与水库警戒线相平,轻质杠杆OB绕O点转动,物体N放在杠杆的B处,OB长102厘米,力敏电阻R1通过A处对杠杆产生支撑,OA长51厘米,力敏电阻R1阻值与所受压力FA的关系如表所示,电路电电压U恒为6伏,R0的阻值不变,在电流表相应的位置标出水位高度。(杠杆OB自身重力、绳重和摩擦均不计,水的密度ρ水=1.0×103千克/米3)
压力FA(牛) | 0 | 10 | 20 | 30 |
电阻R1(欧) | 20 | 15 | 10 | 5 |
(1)随着水库水位超出警戒线的高度变大,电路中的电压表示数将 。
(2)小明对自己制作的简易水位测量仪进行了如下测试并标注刻度,请完成相关问题:
①已知圆柱体M还未浸入水中时,电压表示数为2伏,则R0的阻值为 Ω。
②当某次水位超过警戒线一定高度h,电流表示数为0.3安,请计算h的高度值?(写出计算过程)
(3)若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度,只通过调节物体N在杠杆上放置的位置(其它条件不变),仍用电流表也能准确读出水位高度,则应如何调节N的位置,并说出理由: 。(已知ρ海水=1.02×103千克/米3)
专题13欧姆定律
考点总结
考点一、串联电路的电压规律
1. 串联电路的电压规律:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。可以表示为U=U1+U2+…+Un。
2. 结论的理解:
(1)串联电路中各部分电路两端电压不一定相等,但串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
(2)当电路中有n个规格相同的用电器串联时,每个用电器两端的电压是U1,则有U=nU1。
考点二、串联电路的电压规律
1. 串联电路的电压规律:串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。可以表示为U=U1+U2+…+Un。
2. 结论的理解:
(1)串联电路中各部分电路两端电压不一定相等,但串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
(2)当电路中有n个规格相同的用电器串联时,每个用电器两端的电压是U1,则有U=nU1。
考点三、并联电路的电压规律
1.并联电路的电压规律:并联电路中,各支路两端的电压相等,都等于电电压。可以表示为U=U1=U2=…=Un。
考点四、欧姆定律
1. 一段导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比关系,跟这段导体的电阻成反比关系。
2. 使用条件:利用公式I=及变换公式U=IR和R=进行相关计算时,三个物理量I、U、R必须是同一段导体(或同一用电器)同一时刻对应的物理量。
3. 对公式R=的理解:根据这个公式,我们不能说电阻跟电压成正比,跟电流成反比。因为对于一段导体来说,它的电阻大小是由导体的长度、材料、横截面积等来决定的,与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关。对于给定的一个导体来说,接到电路中和不接到电路中,电阻都存在且阻值不变,而公式R=只是电阻阻值的计算式。
考点突破
一.选择题(共2小题)
1.(2021•台州)电给人类的生活带来了极大的方便,然而使用不当时,也会给人们带来危害。下列符合安全用电原则的是( )
A.超负荷使用插座
B.用湿手触摸开关
C.将插头的接地插脚掰弯使用
D.放风筝时远离高压设备
2.(2021•湖州)以下四幅家庭电路图中,连接正确的是( )
A. B.
C. D.
二.填空题(共8小题)
3.(2021•衢州)小科利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系,部分电路如图所示。
(1)图中M、N之间应连入 (填“定值电阻”或“小灯泡”);
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器两端的电压 (填变化情况)。
4.(2021•宁波)夏天的紫外线较强,人们在户外活动时间过长,会造成皮肤灼伤,甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质,设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时,S2闭合,电动机转动,遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
(1)调试时发现,当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合。为了达到设计要求,需要把滑动变阻器R1的滑片P向 (填“左”或“右”)移动。
(2)从安全用电的角度分析,进户线a应该是 线。
5.(2021•杭州)电给人类的生活带来了极大的方便,了解用电基本常识对我们每个人都很重要。我国家庭电路的电压是 V;对于人体,一般情况下 V以下的电压才是安全的。安全用电原则是不接触 ,不靠近 。
6.(2021•金华)按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电电压为6V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电电压,出现此故障的原因可能是 ;
(2)若R1=6Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为 。
7.(2022•舟山模拟)小柯用如图甲电路进行实验。
(1)闭合开关后,电流表的示数如图乙,则通过灯泡L的电流为 安;
(2)图丙为通过电阻R的电流与它两端电压的关系图,则R的阻值为 欧。
8.(2022•台州模拟)专家提示:室内空气过于干燥,发病率会明显增加,室内最佳空气湿度值范围45%至50%。如图所示是某家用空气加湿装置的自动控制电路,R1是一个传感电阻(置于加湿器表面,和空气接触,用于探测空气的湿度),其阻值随湿度的变化关系如表所示。加湿装置上标有“220V 44W”字样。已知定值电阻R0为75Ω,控制电路电的电压U0为6V不变。当控制电路中的电流增大到某一数值时,继电器的衔铁被吸下,加湿装置电路断开;当控制电路中的电流减小到某一数值时,继电器的衔铁被断开,加湿装置电路闭合,开始工作。请回答:
空气湿度(%) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
电阻R阻值(Ω) | 300 | 210 | 150 | 100 | 75 | 50 | 40 | 30 | 25 |
(1)求加湿装置正常工作时的工作电流。
(2)若室内湿度在50%,衔铁被吸下、加湿装置电路被断开,求这时控制电路中的电流。
(3)若要使室内湿度在60%时,才能让衔铁被吸下,加湿装置电路被断开。对控制电路可采取的措施有 。
A.串联一个电阻
B.减小R0的电阻值
C.减小控制电路电压U0
9.(2021•金华模拟)如图所示电路,电电压保持不变,电流表的内阻不可忽略,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,闭合开关后,滑由b端滑动到a端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则可判断电电压是 V,电流表的内阻是 Ω。
10.(2021•东阳市模拟)如图是某校科技兴趣小组设计的一个电子体重计,金属触头与站台相连,并可在电阻棒两端之间上下滑动。你认为显示器可以选用 (填电学仪器名称)。当称重的人脱掉鞋子和外套时,你选用的仪器示数将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
三.实验探究题(共3小题)
11.(2022•定海区校级模拟)小科同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲的实验电路,她在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电,电流表、电压表各一只,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样,导线若干。
(1)小科连接好电路,闭合开关后,移动滑变阻器滑片时,发现电流表指针正常偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是 。
(2)故障排除后,小科先把10Ω的电阻接入电路,移动滑变阻器滑片,使电压表示数为2V,读出电流表示数后,断开开关,他直接拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图丙所示,其示数是 V,接下来他向右调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V。
(3)当小科改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为造成该现象的原因可能是 。
A.电电压太小
B.电压表量程太小
C.滑动变阻器阻值太小
D.滑动变阻器烧坏了
(4)小科解决了上述问题后,利用收集到的多组数据。作出了如图丁所示的电流I随电阻R变化的关系图像,分析图像得出的结论是 。
12.(2022•台州模拟)某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统,其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作。如图所示。图a是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件,图b是自动控制系统的模拟电路。
(1)将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验,记录数据如下:
检测浸入雨水中部分 | 未浸入 | 浸入 | 浸入 | 全部浸入 |
电流表的示数/A | 0 | 0.16 | 0.20 | 0.32 |
①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于 (选填“开关”或“滑动变阻器”)。
②根据表中的现象和数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是 ;
(2)活动小组发现无雨水时,电动机不能工作,无法实现无雨时车窗的清洗,于是增加了一个电路元件改进了电路,将“”和“增加的元件”连入电路ab间,绘制在图c中。
13.(2022•温州模拟)为了探究通过导体的电流与电阻的关系”,小明利用电压为4.5伏的电,标有“20欧,1.5安”的滑动变阻器、开关、电压表、电流表等仪器进行实验,步骤如下:
①使用阻值为5欧的定值电阻R0,按图甲电路图连接电路;
②闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P,当电压表示数为3伏时,记录电流表的示数;
③把R0换用其它阻值的定值电阻,重复步骤②,得到阻值R与电路中电流大小R﹣I关系如图丙。
(1)图乙是对应的未连接完整的实物图,请用笔画线代替导线完成该实物图的连接。
(2)实验过程中,移动变阻器滑片时,眼睛应注视 。
A.变阻器滑片
B.电压表示数
C.电流表示数
(3)实验结束后,小明进一步对滑动变阻器接入的阻值R1与电路中电流大小关系进行探究,并继续画出R﹣I图像,则对应的图像是图丁中的哪一条线(选数字),并简述你选择的依据: 。
四.计算题(共1小题)
14.(2021•永嘉县校级模拟)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℃,则控制电路的电电压U1最小值是多少?
(2)若电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?
五.综合能力题(共1小题)
15.(2022•杭州模拟)温州地区常下暴雨,导致水库水位超过警戒线产生危险。为自动测量水库水位超出警戒线的高度,小明设计了一台简易水位测量仪,其工作原理如图甲所示。密度比水大的圆柱体M底面积为10厘米2,物体M和N重力均为40牛,绳子绕过定滑轮把MN两物体相连,调节绳子长度使M的下表面与水库警戒线相平,轻质杠杆OB绕O点转动,物体N放在杠杆的B处,OB长102厘米,力敏电阻R1通过A处对杠杆产生支撑,OA长51厘米,力敏电阻R1阻值与所受压力FA的关系如表所示,电路电电压U恒为6伏,R0的阻值不变,在电流表相应的位置标出水位高度。(杠杆OB自身重力、绳重和摩擦均不计,水的密度ρ水=1.0×103千克/米3)
压力FA(牛) | 0 | 10 | 20 | 30 |
电阻R1(欧) | 20 | 15 | 10 | 5 |
(1)随着水库水位超出警戒线的高度变大,电路中的电压表示数将 。
(2)小明对自己制作的简易水位测量仪进行了如下测试并标注刻度,请完成相关问题:
①已知圆柱体M还未浸入水中时,电压表示数为2伏,则R0的阻值为 Ω。
②当某次水位超过警戒线一定高度h,电流表示数为0.3安,请计算h的高度值?(写出计算过程)
(3)若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度,只通过调节物体N在杠杆上放置的位置(其它条件不变),仍用电流表也能准确读出水位高度,则应如何调节N的位置,并说出理由: 。(已知ρ海水=1.02×103千克/米3)
专题13欧姆定律
参考答案与试题解析
一.选择题(共2小题)
1.(2021•台州)电给人类的生活带来了极大的方便,然而使用不当时,也会给人们带来危害。下列符合安全用电原则的是( )
A.超负荷使用插座
B.用湿手触摸开关
C.将插头的接地插脚掰弯使用
D.放风筝时远离高压设备
【分析】(1)导致连接插座的导线发热的原因是电流过大,而电路中电流过大的原因是:发生短路或用电器的总功率过大;
(2)因为生活用水是导体,容易发生触电事故;
(3)家庭电路中为了安全用电,金属外壳都要接地,金属外壳的用电器漏电时,地线把人体短路,避免触电事故的发生;
(4)安全用电的原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
【解答】解:A、使用插座时接入用电器过多,用电器是并联的,会使插座中电流过大,易发生火灾。故A不符合安全用电的原则;
B、生活用水是导体,用湿手触摸开关,容易发生触电事故。故B不符合安全用电的原则;
C、金属外壳的用电器的外壳一定要接地,避免用电器漏电时发生触电事故,所以将插头的接地插脚掰弯使用的作法是错误的。故C不符合安全用电的原则;
D、在高压线附近放风筝,一旦风筝线与高压线缠绕在一起,放风筝的人就可能触电,所以放风筝时要远离高压设备。故D符合安全用电的原则。
故选:D。
2.(2021•湖州)以下四幅家庭电路图中,连接正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】灯泡的接法:开关与被控制用电器串联,且开关先连接火线,再接用电器。
断路器,也叫空气开关,为保证电路安全,在火线中要串联接入断路器。
【解答】解:A、断路器接在火线上,火线首先进开关,再入灯泡,符合安全用电原则;故A正确;
BC、断路器接在零线上,该断路器使零线断开后,用电器上还带电,此时人接触用电器,容易发生触电事故,不符合安全用电的原则;故BC错误;
D、开关接在零线与灯之间,不符合安全用电原则,故D错误。
故选:A。
二.填空题(共8小题)
3.(2021•衢州)小科利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系,部分电路如图所示。
(1)图中M、N之间应连入 定值电阻 (填“定值电阻”或“小灯泡”);
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器两端的电压 变小 (填变化情况)。
【分析】(1)探究电流与电压关系,需要保持电阻一定;灯丝电阻与温度有关,随温度的升高而增大;
(2)利用欧姆定律和滑动变阻器接入电路电阻的变化分析出电路中电流的变化和定值电阻两端电压的变化,再根据串联电路的电压特点分析出滑动变阻器两端电压的变化。
【解答】解:(1)电流与电压和电阻都有关系。研究电流与电压的关系,需要保持电阻一定。而小灯泡灯丝电阻随温度变化而变化。所以在M、N之间需要连入定值电阻;
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路电阻减小。因电路的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流增大,定值电阻两端的电压最大,根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端的电压减小。
故答案为:(1)定值电阻;(2)变小。
4.(2021•宁波)夏天的紫外线较强,人们在户外活动时间过长,会造成皮肤灼伤,甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质,设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时,S2闭合,电动机转动,遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。
(1)调试时发现,当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合。为了达到设计要求,需要把滑动变阻器R1的滑片P向 右 (填“左”或“右”)移动。
(2)从安全用电的角度分析,进户线a应该是 火 线。
【分析】(1)当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合,说明电磁铁磁性过弱了,即电路的电流过小了,这是由于电路的电阻过大导致的;
(2)根据家庭电路安全用电的原则,开关应该接在进户线的火线上。
【解答】解:(1)当户外紫外线增强到设定值时,S2仍未闭合,说明电磁铁磁性过弱了,即电路的电流过小了,这是由于电路的电阻过大导致的,所以应该减小电路中的电阻,即应该将滑动变器R1的滑片P向右移动;
(2)从安全用电的角度分析,开关应该接在进户线的火线上,由图可知开关控制的是进户线a,因此进户线a应该是火线。
故答案为:(1)右;(2)火。
5.(2021•杭州)电给人类的生活带来了极大的方便,了解用电基本常识对我们每个人都很重要。我国家庭电路的电压是 220 V;对于人体,一般情况下 36 V以下的电压才是安全的。安全用电原则是不接触 低压带电体 ,不靠近 高压带电体 。
【分析】(1)我国家庭电路的电压是220V;
(2)对人体安全的电压是不高于36V;
(3)安全用电的原则,不接触低压带电体,不靠近高压带电体;
【解答】解:(1)我国家庭电路的电压是220V;
(2)人体的安全电压是不高于36V,所以一般情况下36V以下的电压对人体是安全的;
(3)安全用电的原则,不接触低压带电体,不靠近高压带电体;
故答案为:220;36;低压带电体;高压带电体。
6.(2021•金华)按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电电压为6V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”。完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电电压,出现此故障的原因可能是 R1断路 ;
(2)若R1=6Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为 4Ω 。
【分析】(1)根据电表示数情况,结合串联电路的特点,确定故障原因;
(2)根据欧姆定律,结合串联电路的特点,可求得滑动变阻器接入电路的最小值。
【解答】解:(1)电流表无示数,说明电路断路,电压表示数接近电电压,说明电压表两接线柱到电间是通路,所以故障可能是与电压表并联的定值电阻R1断路;
(2)如图所示,R1与R2串联,当电电压一定时,R2接入电路的阻值越小,电路的总电阻就越小,电路中的电流就越大。
比较R2的允许通过的最大电流与电流表的量程可知,电路中允许通过的最大电流I=0.6A,此时R2接入的阻值最小,由欧姆定律公式可得:
电路的总电阻:;
R2的最小值:R2=R﹣R1=10Ω﹣6Ω=4Ω.
故答案为:R1断路;4Ω.
7.(2022•舟山模拟)小柯用如图甲电路进行实验。
(1)闭合开关后,电流表的示数如图乙,则通过灯泡L的电流为 0.2 安;
(2)图丙为通过电阻R的电流与它两端电压的关系图,则R的阻值为 20 欧。
【分析】(1)由图甲可知,该电路为L和R的串联电路,电流表测电路中的电流;通过图乙中电流表所选的量程和分度值读出电流表的示数,即电路中的电流,串联电路中电流处处相等,由此可知通过灯泡的电流;
(2)定值电阻的阻值不变,通过的电流与其两端的电压成正比,结合图乙中的数据利用I求出R的阻值。
【解答】解:(1)由图甲可知,该电路为L和R的串联电路,电流表测电路中的电流;
由图乙可知电流表选择量程为0~0.6A,分度值是0.02A,则电流表的示数为0.2A,即电路中的电流为0.2A,通过灯泡L的电流也是0.2A;
(2)由图丙可知当通过R的电流为0.2A时,此时R两端的电压为4V,
由I可知R的阻值为:。
故答案为:(1)0.2;(2)20。
8.(2022•台州模拟)专家提示:室内空气过于干燥,发病率会明显增加,室内最佳空气湿度值范围45%至50%。如图所示是某家用空气加湿装置的自动控制电路,R1是一个传感电阻(置于加湿器表面,和空气接触,用于探测空气的湿度),其阻值随湿度的变化关系如表所示。加湿装置上标有“220V 44W”字样。已知定值电阻R0为75Ω,控制电路电的电压U0为6V不变。当控制电路中的电流增大到某一数值时,继电器的衔铁被吸下,加湿装置电路断开;当控制电路中的电流减小到某一数值时,继电器的衔铁被断开,加湿装置电路闭合,开始工作。请回答:
空气湿度(%) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
电阻R阻值(Ω) | 300 | 210 | 150 | 100 | 75 | 50 | 40 | 30 | 25 |
(1)求加湿装置正常工作时的工作电流。
(2)若室内湿度在50%,衔铁被吸下、加湿装置电路被断开,求这时控制电路中的电流。
(3)若要使室内湿度在60%时,才能让衔铁被吸下,加湿装置电路被断开。对控制电路可采取的措施有 AC 。
A.串联一个电阻
B.减小R0的电阻值
C.减小控制电路电压U0
【分析】(1)根据P=UI求出加湿装置正常工作时的工作电流;
(2)根据表格数据读出空气湿度为50%时传感器的电阻阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出控制电路中的电流;
(3)根据表格数据分析传感器的电阻阻值的变化,保持其它条件不变,得出电磁铁的磁性变化,若做到空气湿度为60%时,才能让衔铁被吸下,加湿装置电路被断开,则需要控制电磁铁的磁性不变,根据影响电磁铁的磁性的因素即可判断。
【解答】解:(1)由P=UI可得,加湿装置正常工作时的工作电流:
I0.2A;
(2)当空气湿度为50%时,由表格数据可知,传感器的电阻R1=75Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则总电阻:
R总=R0+R1=75Ω+75Ω=150Ω,
所以,控制电路中的电流:
I00.04A;
(3)若要使室内湿度在60%时,由表格数据可知,传感器的电阻减小,控制电路的电流增大,电磁铁的磁性增大,若要使室内湿度在60%时,才能让衔铁被吸下,加湿装置电路被断开,则电磁铁的磁性应减小,控制电路的电流减小,所以可以串联一个电阻,或减小控制电路电压U0,增大R0的电阻值,故选AC。
答:(1)加湿装置正常工作时的工作电流为0.2A。
(2)若室内湿度在50%,衔铁被吸下、加湿装置电路被断开,这时控制电路中的电流为0.04A。
(3)AC。
9.(2021•金华模拟)如图所示电路,电电压保持不变,电流表的内阻不可忽略,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,闭合开关后,滑由b端滑动到a端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则可判断电电压是 15 V,电流表的内阻是 4 Ω。
【分析】由电路图可知,定值电阻R、电流表的内阻r与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻R两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑片在a端时,定值电阻R、电流表的内阻r串联,此时电路中的电流最大,由图乙读出电流表和电压表的示数,根据串联电路的电压、电流规律和欧姆定律表示出电电压的关系式;
当滑片位于b端时,定值电阻R、电流表的内阻r与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,由图乙读出电流表和电压表的示数,根据串联电路的电流、电阻规律和欧姆定律表示出电电压的关系式;
联立关系式可求出电电压和电流表的内阻。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R、电流表的内阻r与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻R两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑片在a端时,定值电阻R、电流表的内阻r串联,电流表的示数最大,
由图乙可知,R两端电压为9V,电路中的电流为1.5A,
由串联电路电压、电流规律和I可知,电电压:U=9V+1.5r﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片位于b端时,定值电阻R、电流表的内阻r与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,
由图乙可知,R两端的电压为3V,电路中的最小电流为0.5A,
由串联电路电压、电流规律和I可知,电电压:U=3V+0.5×20Ω+0.5r=13V+0.5r﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得:U=15V,r=4Ω。
故答案为:15;4。
10.(2021•东阳市模拟)如图是某校科技兴趣小组设计的一个电子体重计,金属触头与站台相连,并可在电阻棒两端之间上下滑动。你认为显示器可以选用 电压表 (填电学仪器名称)。当称重的人脱掉鞋子和外套时,你选用的仪器示数将 减小 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【分析】(1)电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,根据电路图判断显示器是电压表还是电流表;
(2)分析称重的人脱掉鞋子和外套时,金属触头的移动方向,从而知显示器所测部分电阻的变化,由欧姆定律分析解答其示数的变化。
【解答】解:
由电路图可知,显示器与电阻棒的上面部分并联,因为电压表与被测电路并联,所以显示器是电压表;
因电压表在电路中相当于开路,由图知电阻棒始终全部连入电路中,电电压一定,由I可知,电路中电流保持不变;
当称重的人脱掉鞋子和外套时,对站台压力减小,金属触头向上滑动,显示器(电压表)所测上面部分的阻值变小,由U=IR可知,显示器(电压表)示数将减小。
故答案为:电压表;减小。
三.实验探究题(共3小题)
11.(2022•定海区校级模拟)小科同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲的实验电路,她在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电,电流表、电压表各一只,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个,滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样,导线若干。
(1)小科连接好电路,闭合开关后,移动滑变阻器滑片时,发现电流表指针正常偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是 R短路 。
(2)故障排除后,小科先把10Ω的电阻接入电路,移动滑变阻器滑片,使电压表示数为2V,读出电流表示数后,断开开关,他直接拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图丙所示,其示数是 2.4 V,接下来他向右调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V。
(3)当小科改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为造成该现象的原因可能是 C 。
A.电电压太小
B.电压表量程太小
C.滑动变阻器阻值太小
D.滑动变阻器烧坏了
(4)小科解决了上述问题后,利用收集到的多组数据。作出了如图丁所示的电流I随电阻R变化的关系图像,分析图像得出的结论是 导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比 。
【分析】(1)电流表指针正常偏转,说明电路为通路,电压表示数为零,可能是与电压表并联的支路短路,或与电压表并联的支路以外的电路断路了,据此分析;
(2)根据电电压确定电压表的量程,进而确定图丙电压表的分度值读数;
(3)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;根据串联电路的分压原理求出电电压的最大值;根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入50Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻;
(4)根据图像中电流与电阻之积为一定值分析得出结论。
【解答】解:(1)电流表指针正常偏转,说明电路为通路,电压表示数为零,可能是与电压表并联的定值电阻R短路。
(2)因为电电压为3V,故电压表的量程为0~3V,故图丙中电压表的分度值为0.1V,示数为2.4V。
(3)AB、电阻两端的电压始终保持UV=2V<3V,当接入50Ω电阻时且变阻器接入最大阻值时,电电压为最大,由分压原理可得:,所以电电压最大值:UEUR2V=2.8V<3V,故AB不符合题意;
CD、根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,滑动变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入50Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为:R滑=0.5×50Ω=25Ω>20Ω,故C符合题意、D不符合题意;
故选:C。
(4)由图像可知,导体的电阻增大,通过导体的电流减小,通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
故答案为:(1)R短路;(2)2.4;(3)C;(4)导体两端电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
12.(2022•台州模拟)某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统,其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作。如图所示。图a是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件,图b是自动控制系统的模拟电路。
(1)将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验,记录数据如下:
检测浸入雨水中部分 | 未浸入 | 浸入 | 浸入 | 全部浸入 |
电流表的示数/A | 0 | 0.16 | 0.20 | 0.32 |
①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于 滑动变阻器 (选填“开关”或“滑动变阻器”)。
②根据表中的现象和数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是 雨量变大,检测金属网浸入雨水部分变大,电流变大,电动机转速变快 ;
(2)活动小组发现无雨水时,电动机不能工作,无法实现无雨时车窗的清洗,于是增加了一个电路元件改进了电路,将“”和“增加的元件”连入电路ab间,绘制在图c中。
【分析】(1)①滑动变阻器可以通过改变接入电路中的电阻,从而改变电流和电压;
②分析雨量变大后金属网浸入深度的变化,根据表格确定电流变化,最后“电动机的转速与电流的关系”分析电动机的转速变化即可;
(2)根据金属检测网的作用分析解答。
【解答】解:(1)①根据表格可知,金属网可以改变电路中的电流,其作用类似于滑动变阻器;
②根据表中的现象和数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是:雨量变大,检测金属网浸入雨水部分变大,电流变大,电动机转速变快;
(2)没有雨水时,电动机不能工作,其原因是a、b两点之间为断路。要使其在无雨时可以工作,可以在ab之间增加一个开关雨金属网并联,如下图所示:
。
故答案为:(1)滑动变阻器;(2)雨量变大,检测金属网浸入雨水部分变大,电流变大,电动机转速变快;(2)金属网与增加的元件(开光)并联;见解答图。
13.(2022•温州模拟)为了探究通过导体的电流与电阻的关系”,小明利用电压为4.5伏的电,标有“20欧,1.5安”的滑动变阻器、开关、电压表、电流表等仪器进行实验,步骤如下:
①使用阻值为5欧的定值电阻R0,按图甲电路图连接电路;
②闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P,当电压表示数为3伏时,记录电流表的示数;
③把R0换用其它阻值的定值电阻,重复步骤②,得到阻值R与电路中电流大小R﹣I关系如图丙。
(1)图乙是对应的未连接完整的实物图,请用笔画线代替导线完成该实物图的连接。
(2)实验过程中,移动变阻器滑片时,眼睛应注视 B 。
A.变阻器滑片
B.电压表示数
C.电流表示数
(3)实验结束后,小明进一步对滑动变阻器接入的阻值R1与电路中电流大小关系进行探究,并继续画出R﹣I图像,则对应的图像是图丁中的哪一条线(选数字),并简述你选择的依据: ③ 。
【分析】(1)根据电流流向连接电路,电阻R0的左端接滑动变阻器电流流回电负极;
滑动变阻器接入电路时要“一上一下”接;
电压表要并联在待测电阻两端;
(2)探究通过导体的电流与电阻的关系时,控制电压相同,则当更换不同电阻时,需要通过调节滑动变阻器的滑片来控制电压表示数不变;
(3)由丙图可得电阻R0两端的电压始终保持3V不变,电电压为4.5V,则根据串联电路电压的特点,滑动变阻器两端的电压为1.5V,故由图丁U=IR可得曲线③符合题意。
【解答】解:(1)电压表的“﹣”接线柱与R0电流流出这一端相连,R0的左端接滑动变阻器的上面两个接线柱的任意一个接线柱,如图所示:
(2)探究通过导体的电流与电阻的关系时,控制电压相同,则当更换不同电阻时,需要通过调节滑动变阻器的滑片来控制电压表示数不变;
(3)由丙图可得当电阻R0=5Ω时,对应的电流I=0.6A,故R0两端的电压为U0=IR0=0.6A×5Ω=3V,已知电电压为4.5V,则根据串联电路电压的特点,滑动变阻器两端的电压为1.5V,故由图丁U=IR可得曲线③符合题意。
故答案为:(1);(2)B;(3)③。
四.计算题(共1小题)
14.(2021•永嘉县校级模拟)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℃,则控制电路的电电压U1最小值是多少?
(2)若电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?
【分析】(1)先从表格中找出温度为40℃时热敏电阻的阻值,然后利用串联电路电阻规律算出总电阻,最后用最小电流乘以总电阻算出最小电电压值;
(2)取临界情况,当电流为50mA时和当电流等于40mA时,知道电电压U0,分别求出总电阻,利用串联电阻的特点求热敏电阻R1的大小,对应图象找出温度值,从而得到浴室内温度的变化范围。
【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可得总电阻:
R1+R0240Ω,
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′+R0300Ω,
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℃,则控制电路的电电压U1最小值是10V;
(2)若电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℃。
五.综合能力题(共1小题)
15.(2022•杭州模拟)温州地区常下暴雨,导致水库水位超过警戒线产生危险。为自动测量水库水位超出警戒线的高度,小明设计了一台简易水位测量仪,其工作原理如图甲所示。密度比水大的圆柱体M底面积为10厘米2,物体M和N重力均为40牛,绳子绕过定滑轮把MN两物体相连,调节绳子长度使M的下表面与水库警戒线相平,轻质杠杆OB绕O点转动,物体N放在杠杆的B处,OB长102厘米,力敏电阻R1通过A处对杠杆产生支撑,OA长51厘米,力敏电阻R1阻值与所受压力FA的关系如表所示,电路电电压U恒为6伏,R0的阻值不变,在电流表相应的位置标出水位高度。(杠杆OB自身重力、绳重和摩擦均不计,水的密度ρ水=1.0×103千克/米3)
压力FA(牛) | 0 | 10 | 20 | 30 |
电阻R1(欧) | 20 | 15 | 10 | 5 |
(1)随着水库水位超出警戒线的高度变大,电路中的电压表示数将 变大 。
(2)小明对自己制作的简易水位测量仪进行了如下测试并标注刻度,请完成相关问题:
①已知圆柱体M还未浸入水中时,电压表示数为2伏,则R0的阻值为 10 Ω。
②当某次水位超过警戒线一定高度h,电流表示数为0.3安,请计算h的高度值?(写出计算过程)
(3)若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度,只通过调节物体N在杠杆上放置的位置(其它条件不变),仍用电流表也能准确读出水位高度,则应如何调节N的位置,并说出理由: 适当向右调节N的位置,理由:若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度h,物体M排开液体的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知物体M受到的浮力变大,则物体N对B点的压力变大;要仍用电流表准确读出水位高度,应使物体N对B点的压力不变,由杠杆的平衡条件FB•OB=FA•OA可知,其它条件不变,应减小OB,即适当向右调节N的位置 。(已知ρ海水=1.02×103千克/米3)
【分析】(1)随着水库水位超出警戒线的高度变大,物体M排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排得出物体M受到的浮力变化,根据称重法得出绳子对物体M的拉力,根据同一根绳子的拉力相等和GM=GN可得出物体N对B点的压力,据此得出物体N对B点的压力变大,根据杠杆的平衡条件得出A处压力变化,再根据表格数据得出电阻R1的阻值变化,根据欧姆定律得出电路中的电流变化和R0两端的电压变化;
(2)①圆柱体M还未浸入水中时,此时物体N对B点的压力为0N,电压表示数为2V,根据表格数据得出力敏电阻的阻值,利用串联电路的电压特点求出力敏电阻两端的电压,利用串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出R0的阻值;
②当某次水位超过警戒线一定高度h,电流表示数为0.3A,根据欧姆定律求出此时电路的总电阻,利用电阻的串联求出此时力敏电阻的阻值,根据表格数据得出力敏电阻受到的压力,根据杠杆的平衡条件求出物体M受到的浮力,利用F浮=ρ液gV排求出物体M排开水的体积,利用V=Sh求出高度h的值;
(3)若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度h,物体M排开液体的体积不变,比较海水的密度和水的密度得出物体M受到的浮力变化,从而得出物体N对B点的压力变化;要仍用电流表准确读出水位高度,应使物体N对B点的压力不变,根据杠杆的平衡条件得出其它条件不变时OB的变化,从而得出答案。
【解答】解:(1)随着水库水位超出警戒线的高度变大,物体M排开水的体积变大,由F浮=ρ液gV排可知物体M受到的浮力变大,
绳子对物体M的拉力T=GM﹣F浮,由同一根绳子的拉力相等和GM=GN可知,物体N对B点的压力FB=GN﹣T=GN﹣(GM﹣F浮)=F浮,则物体N对B点的压力变大,
由杠杆的平衡条件FB•OB=FA•OA可知A处压力变大,由表格数据可知电阻R1的阻值变小,电路的总电阻变小,
由I可知,电路中的电流变大,R0两端的电压变大,即电压表的示数变大;
(2)①圆柱体M还未浸入水中时,此时物体N对B点的压力为0N,电压表示数为2V,
由表格数据可知,力敏电阻的阻值R1=20Ω,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,力敏电阻两端的电压:U1=U﹣U0=6V﹣2V=4V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:I,即,
解得:R0=10Ω;
②当某次水位超过警戒线一定高度h,电流表示数为0.3A,
此时电路的总电阻:R总20Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,此时力敏电阻的阻值:R1′=R总﹣R0=20Ω﹣10Ω=10Ω,
由表格数据可知,力敏电阻受到的压力FA=20N,
由杠杆的平衡条件FB•OB=FA•OA可得,物体M受到的浮力:F浮=FBFA20N=10N,
由F浮=ρ液gV排可得,物体M排开水的体积:V排1×10﹣3m3,
由V=Sh可得,高度h1m;
(3)若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度h,物体M排开液体的体积不变,由F浮=ρ液gV排和ρ海水>ρ水可知物体M受到的浮力变大,则物体N对B点的压力变大,
要仍用电流表准确读出水位高度,由杠杆的平衡条件FB•OB=FA•OA可知,其它条件不变,应减小OB,即适当向右调节N的位置。
故答案为:(1)变大;(2)①10;②h的高度值为1m;(3)适当向右调节N的位置,理由:若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度h,物体M排开液体的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知物体M受到的浮力变大,则物体N对B点的压力变大;要仍用电流表准确读出水位高度,应使物体N对B点的压力不变,由杠杆的平衡条件FB•OB=FA•OA可知,其它条件不变,应减小OB,即适当向右调节N的位置。
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