电学应用计算
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1．半导体材判的导电能力介于导体和绝缘体之间．其电阻受温度影响较大．如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像．根据这种半导体材料电阻的特性，小星和他的同学设计了一个电路（如图乙）．可以测定某一空间的温度使用的器材如下：半导体电阻、电源、电流表
（0~0．6A）．开关，定值电阻R0（10Ω）、导线若干．（1）定值电阻R0的作用是什么？______________（2）当环境温度为20℃时．电流表的读数为0．2A，求电源的电压．（3）电流表的读数为0．4A时，当时环境温度是多少？半导体电阻的电功率是多少？
2．如图是啸宇家新买的一台快速电水壶，这台电水壶的铭牌如下表．为了测量该电水壶烧水时的实际功率，啸宇用所学知识和爸爸合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装满水，接入家庭电路中，测得壶中水从25℃上升到35℃所用的时间是50s,同时观察到家中“220V 10A（40A） 3200imp/(kw.h)”的电子式电能表耗电指示灯闪烁了80imp．请根据相关信息解答下列问题．〔C水=4.2×103J/(kg. ℃)〕
（1）电水壶中水的质量；（2）电水壶烧水时的实际功率；（3）电水壶加热的效率；（4）通过比较实际功率与额定功率大小关系，简要回答造成这种关系的一种可能原因．
3．小华组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图（a）所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，线圈电阻R=1．5Ω，接通电路后，电动机正常转动，电流表读数I=0．8A，已知电动机正常工作时的能量转化关系如图（b）所示，摩擦不计，求：
第2题图 第1题图
（1）电动机正常转动1min消耗的电能W和线圈产生的热量Q． （2）电动机输出的机械功率P． （3）电动机能量转换效率η．
第3题图
4．小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R'，的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R'两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图乙．
第4题图
(1)记录第一组数据时，电阻箱R'的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少? (2)小明在实验过程中．控制电阻箱R'两端的电压是多大?
(3)记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4 A，此时电阻箱消耗的功率是多少?滑动变阻器接入电路中的电阻是多大?
(4)记录第四组数据时，电阻箱和滑动变阻器消耗的功率之比是多少?
5．在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘
第5题图
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与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10Ω lA\"．金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，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与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；当托盘所受压力为50N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3V，则电源电压是多少? (2)甲装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上? (3)在甲、乙两种装置中，两压力表的刻度特点有何不同?试说明理由．
6．研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图所示．图中电流表量程为0～15mA（不计其电阻），电源的电压恒为3V，R′为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5（单t位为Ω）．
（1）若要把Rt放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程电流15mA，则这时滑动变阻器R′接入电路的阻值为多大？
（2）保持（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当把测温探头Rt放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时Rt的阻值为多大？对应的温度为多高？
（3）保持（1）中滑动变阻器R′接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的电功率为多大？
（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度盘，则温度刻度的特点是什么？
7．如图（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，
第6题图
a、b间接一“示波器”(示波器的接入不影响电路)．光敏电阻两端的电压随时间变化的图象，
可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若运送边长为0.1m，质量为0.6kg的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图（乙）所示．请回答下列问题：
（1）此产品的密度
a R1 4 2 S U/V b R2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 t/s （甲）
第7题图
（乙）
为多大？
（2）产品对传送带的压强为多大？（g取10N/kg）
（3）已知计数器电路的电源电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为40Ω，求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大？光敏电阻1h消耗的电能为多少？
8．有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示．控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44Ω的电热丝组成．其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图乙所示．
（1）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量．
（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R0应接入电路的阻值．
（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小？简要说明理由．
第8题图
9．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0．6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V 6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：
(1)灯泡正常发光时的电流．
(2)当电流表示数为0．4A时，电压表的示数．
(3)为了保证电路安全，滑动变阻器接人电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率．
第9题图
参考答案
1．（1）保护电路作用 （2）12V （3）40℃ 3.2 W 2．（1）1.8kg （2）1800W （3）84% （4）可能是实际电压小于额定电压 3．（1）144J 57.6 （2）1.44W （3）60% 4．（1）0.5A （2）2V （3）0.8W 10Ω （4）1∶2 5．（1）6V （2）2V （3）甲装置中压力表的刻度是不均匀的，乙装置中压力表的刻度是均匀的．甲装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻发生变化，电路中的电流发生变化，压力表的刻度不均匀．乙装置中，当改变托盘所受的压力时，R2接入电路中的电阻不发生变化，电路中的电流不变，压力表的刻度是均匀的． 6．（1）100Ω （2）200Ω 200℃ （3）0.018W （4）电流刻度值越小对应的温度刻度值越大（其他合理也可） 7．（1）0.6×103 kg/m3 （2）600Pa （3）有光照射时20Ω 光被挡住时80Ω 光敏电阻1h消耗的电能720J 8．（1）6.6×105J （2）50Ω （3）调大 若恒温箱设定温度提高，热敏电阻的阻值R1将减小．衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需60mA，即要求控制电路中的总电阻不变，所以R0的阻值必须调大． 9．（1）1A （2）8V （3）11.67Ω 5.4W
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