1、电学专题四 综合应用1、学习目标：1. 根据电学实际应用问题，能寻找所求问题与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；2. 掌握利用电学知识解决生活实际问题的一般方法。2、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
2、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与弹簧相连，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
3、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=40，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；R 0 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3、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
4、 标有“220V 40W”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 的阻值与光照强度之间的关系如表所示控制电路的电源电压为 4.5 V，当光照强度为 15 勒克斯时，光敏电阻 R2 两端的电压等于 3 V，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与规格完全相同压力表是电压表改装而成，R 1 为 10的定值电阻，R 2 为滑
5、动变阻器，其最大值为 20，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
6、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 30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 应与接线柱 相连，指示灯的接线柱 D 应与接线柱（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 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
7、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 50，b 端固定在绝缘底座上，手柄 A 与变阻器滑片固定在一起，握力为零时，滑片处于 a 端，R 0 为定值电阻力量计由一个电流表（量程为 00.6A）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）R 0 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
8、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，R 0 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 00.6A）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
9、（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 120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 03V，油量表指针对应的示数为 0710 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，=0.810 3k/m3）（1）分析图甲和图乙可知，当油箱中的油量增加时，压
10、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2、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（开关与金属网并联） 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= = =10；（3）称量最大质量时，电阻 R0 与 R
11、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，R 0 的电压即电压表的示数变大；（2）油量表最大示数为：710 2m3；油的最大质量：m=V=0.8103k/m37102m3=56kg；已知空油箱质量为 4kg，故压敏电阻 R 受到压力为：F=G=（m 油 +m 箱 ）g=60kg10N/kg=600N，当油量表的示数达到最大值时，压敏电阻 R 受到的压强是：p= = =1.2106Pa；（3）由图知，当压力为 600N 时对应的阻值为 120 欧姆，根据电阻的串联，此时电路的总电阻：R 总 =R+R0=120+120=240，电路中的总功率是：P=UI= = =0.15W
