2024版《突唯》河南中考总复习2024物理第二部分重点专题突破电学综合应用专题专题七类型一应用型动态电路1.新华中学的物理创新小组设计了一个可以直接显示物体重力大小的电子测力计模拟装置.该装置的内部简化电路如图甲所示，电源电压U＝12V保持不变，滑动变阻器R1长12cm，未称量物体时，滑片在R1的最上端，R1的最大电阻值为20Ω，电子测力计所使用弹簧的伸长量与它受到拉力的关系如图乙所示，显示物体重力大小的显示器是通过电流表改装而成的，电流表量程为“0～0.6A”.当没有称量物体时，电路中的电流为0.48A.（不计弹簧重力及滑片的摩擦）求：（1）定值电阻R0的电阻值是多少？解：（1）由图甲可知，两电阻串联在电路中，电压表测的是电阻R0两端的电压，电流表测的是电路电流.当没有称量物体时，此时R1的最大电阻值接入电路中，电路中的电流为0.48A，根据欧姆定律可得I＝＝＝0.48A解得R0＝5Ω（2）挂上待测物体后，当定值电阻R0两端电压为2.5V时，电路消耗的电功率是多少？解：（2）挂上待测物体后，当定值电阻R0两端的电压为2.5V时，根据欧姆定律可得，此时的电路电流为I1＝＝＝0.5A电路消耗的电功率为P＝UI1＝12V×0.5A＝6W解：（3）当所称物体的重力为60N时，由图乙可知，弹簧的伸长量为ΔL1＝3cm，由题意可知，此时变阻器R1接入电路的阻值为R'1＝20Ω－×3cm＝15Ω此时电路的总电阻为R总＝R'1＋R0＝15Ω＋5Ω＝20Ω根据欧姆定律可得，此时电路电流为I'＝＝＝0.6A恰好为电流表的最大量程值，因此没有超过电子测力计的量程.（3）当所称物体的重力为60N时，通过计算说明是否超过电子测力计的量程？2.某同学想将如图甲所示电路图改装成一个称重秤.已知R0为压敏电阻，其电阻值随压力变化的曲线如图乙所示；电源电压为36V，R为20Ω的定值电阻，电流表量程为0～0.6A.求（g取10N/kg）：解：（1）由图甲可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流.由图乙可知，压力为零时，压敏电阻的阻值R0＝100Ω，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，此时电路中的电流I＝＝＝＝0.3A故当秤空载时，电流表示数为0.3A.（1）当秤空载时，电流表示数；（2）本秤能测量的质量范围；解：（2）因为电流表的量程为0～0.6A，所以电路中的最大电流为0.6A，由欧姆定律可知，电路中的最小总电阻R最小＝＝＝60Ω由串联电路的电阻特点可知，压敏电阻的最小电阻R0最小＝R最小－R＝60Ω－20Ω＝40Ω由图乙可知，此时压敏电阻受到的最大压力为2N，即能测量的最大重力G最大＝F最大＝2N则能测量的最大质量m最大＝＝＝0.2kg因此，本秤能测量的质量范围为0～0.2kg.（3）秤在称重为0.1kg时，整个电路消耗的电功率.解：（3）0.1kg物体的重力G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N由图乙可知，此时压敏电阻的阻值R'0＝60Ω，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，电路中的电流I'＝＝＝＝0.45A此时整个电路消耗的电功率P＝UI'＝36V×0.45A＝16.2W3.据统计，大约50％～60％的交通事故与酒后驾驶有关，“驾车不喝酒，酒后不开车”是每个司机必须遵守的交通法规.常用的一种酒精测试仪是由酒精气体传感器（可视为一个阻值随酒精气体浓度变化而变化的变阻器R1）与电源、一个定值电阻R2及一个电流表等组成，原理如图乙.其中电源电压为6V，R1的阻值随气体中酒精含量变化的关系如图丙所示，定值电阻R2的阻值为10Ω.试问：（1）当测试对象呼出的气体中不含酒精时，R1消耗的电功率为多大？解：（1）由图丙可知，当测试对象呼出的气体中不含酒精时，R1的阻值为50Ω，此时电路中电流为I＝＝＝0.1AR1消耗的电功率P1＝I2R1＝（0.1A）2×50Ω＝0.5W解：（2）当电流表示数I'＝0.2A时，R总'＝＝＝30Ω此时R1的阻值为R1'＝R总'－R2＝30Ω－10Ω＝20Ω由图丙可知，此时气体中酒精含量大于0mg/100mL且小于80mg/100mL，故此驾驶员为酒驾.（2）气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，当气体中酒精含量达到或者超过80mg/100mL时为醉驾.某次检测中，电流表示数为0.2A，请通过计算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾？（3）电池用久了，电压会减小，这时测量出的酒精含量值与实际值相比偏大还是偏小？如果想照常使用该测试仪，只改变定值电阻R2，应换用较大还是较小阻值的电阻？请你说出理由.解：（3）由图丙可知，气体传感器的阻值随酒精浓度的增大而减小，该酒精测试仪是由电流表改装而成的，故电路中的电流不变时，电源电压减小，由欧姆定律可知，对应电路中的总电阻会减小，即对应气体传感器的阻值会减小，故这时测量出的酒精含量值与实际值相比会偏大.将R2换成较小阻值的电阻，理由：由上述分析可知，要使测量值准确，在电源电压减小时，对应同样的R1，总电阻应减小，故应减小R2，即应将R2换成较小阻值的电阻.（解释合理即可）4.如图甲是某粮食收购场的一个电子秤，图乙是该电子秤的称重原理图（踏板质量忽略不计），其中R0是定值电阻，Rt是压敏电阻，它的阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示，电源电压为6V，电压表的量程为0～3V.请回答下列问题：（g取10N/kg）（1）当电子秤上的粮食减少时，电压表的示数会，此时电路的总功率会.（均选填“增大”“减小”或“不变”）（2）当电子秤上粮食质量为200kg时，电压表的示数为2V，则R0的阻值是多少？减小减小解：（2）当电子秤上粮食质量为200kg时，粮食的总重力为G1＝m1g＝200kg×10N/kg＝2000N压敏电阻所受压力F1＝G1＝2000N由图丙可知此时压敏电阻的阻值为Rt＝100Ω由电路图乙可知，定值电阻R0和压敏电阻Rt串联在电路中，电压表测定值电阻R0两端的电压，电压表的示数为2V，则压敏电阻Rt两端的电压Ut＝U－U0＝6V－2V＝4V则电路中的电流I＝＝＝0.04A定值电阻R0的阻值R0＝＝＝50Ω（3）为了保证电路的安全，此电子秤上允许放粮食的最大质量是多少？（3）电压表的示数最大为3V由I＝可知，此时电路中的电流I'＝＝＝0.06A此时压敏电阻Rt两端的电压为Ut'＝U－U0'＝6V－3V＝3V则此时压敏电阻的阻值为Rt'＝＝＝50Ω由图丙可知此时压敏电阻所受压力F2＝4000N故该电子秤上允许放粮食的最大质量m2＝＝＝＝400kg（4）为了增大该电子秤的测量范围可以将电路中的电源电压适当调（选填“大”或“小”）一些.小类型二电学与热学综合1.（2023江西）如图所示，劳动课上，某同学用电磁炉烧水.水壶中装满初温为25℃的水，水壶和电磁炉的部分参数如下表所示.[当时气压为一个标准大气压，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg·℃），g取10N/kg]求：水壶电磁炉烧水挡净重：500g额定电压：220V容量：2L额定功率：2000W（1）壶中水的质量；解：（1）壶中水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10－3m3＝2kg（2）烧水时壶底的受力面积为100cm2，壶对电磁炉的压强；解：（2）壶对电磁炉的压力F＝G总＝G壶＋G水＝m壶g＋m水g＝0.5kg×10N/kg＋2kg×10N/kg＝25N壶对电磁炉的压强p＝＝＝2500Pa（3）当水刚好烧开时，水吸收的热量；解：（3）当水刚好烧开时，水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃－25℃）＝6.3×105J（4）电磁炉正常工作，若加热效率为84％，水刚好烧开所需的时间.解：（4）电磁炉消耗的电能W＝＝＝7.5×105J水刚好烧开所需的时间t＝＝＝375s2.如图是某空气炸锅，其原理是利用热空气流加热食物，优点是可以用很少油或者不用油.工作电路是由一个电风扇和阻值为55Ω的电热丝并联组成.相关参数如下表铭牌所示.小明同学想测算该空气炸锅的加热效率，他把600g鸡翅放入锅中，鸡翅初温为20℃，当空气炸锅正常工作8min，鸡翅被加热至200.[℃c鸡翅＝3.0×103J/（kg·℃）]品名XX牌空气炸锅型号GLC—708额定电压220V额定功率电风扇额定功率55W（1）为了用电安全，空气炸锅接入电路中使用时需将插头插入孔插座中.热空气流加热食物是通过的方式改变食物的内能.解：三热传递（2）正常工作时空气炸锅的功率是多少？解：（2）正常工作时空气炸锅电热丝的功率为P热＝＝＝880W正常工作时空气炸锅的功率为P总＝P热＋P电风扇＝880W＋55W＝935W（3）加热过程中鸡翅吸收的热量是多少？解：（3）鸡翅吸收的热量为Q吸＝c鸡翅m（t－t0）＝3.0×103J/（kg·℃）×600×10－3kg×（200℃－20℃）＝3.24×105J（4）该空气炸锅的加热效率约为多少？（结果保留一位小数）解：（4）电热丝消耗的电能为W热＝P热t热＝880W×8×60s＝4.224×105J该空气炸锅的加热效率为η＝×100％＝×100％≈76.7％3.河南风力资源丰富，为了合理利用风能，多地建有风力发电站.若某地年平均风速为6m/s，风能年等效利用时间为2000h，该区域发电厂安装有24台风叶直径为15m的风力机组，如图所示.下表为不同风速下该地区单台风力发电机组输出的电功率.风速/（m·s－1）369121518…输出功率/kW20160540128025004320…（1）风能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源.利用风能发电的好处是.可再生清洁、无污染解：（2）根据表格数据可知，当风速为6m/s时每台风力发电机组的输出功率为160kW，发电厂有24台发电机组，因此发电总功率P＝24P1＝24×160kW＝3840kW该风力发电厂每年发电量W＝Pt＝3840kW×2000h＝7.68×106kW·h高压输电线上的电流（2）该风力发电厂每年大约发电多少千瓦时？如果采用200kV高压输送，求高压输电线上的电流为多少？I＝＝＝19.2A（3）若用火力发电，煤燃烧放出的能量有36％转化为电能，则该风力发电厂每年可节约多少吨标准煤？（q煤＝3×107J/kg）解：（3）W＝7.68×106kW·h＝2.7648×1013J煤完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝7.68×1013J每年可节约煤的质量m＝＝＝2.56×106kg＝2.56×103t4.如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220W.R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2Ω，求：[c中药取4.0×103J/（kg·℃）]（1）中药壶在文火状态下的电流；解：（1）根据P＝UI，中药壶在文火状态下的电流I文＝＝＝1A（2）将3kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量；解：（2）中药吸收的热量Q吸＝cm（t－t0）＝4.0×103J/（kg·℃）×3kg×（100℃－20℃）＝9.6×105J（3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间.解：（3）当S1接b时，R1和R2串联在电路中，为文火状态，根据P＝UI＝，电路的总电阻R总＝＝＝220Ω根据串联电路电阻的特点，R1的阻值为R1＝R总－R2＝220Ω－123.2Ω＝96.8Ω当S1接a时，只有R1在电路中，为急火状态P急＝＝＝500W不计热量损失W＝Q吸，根据P＝，用急火完成加热过程所用时间t＝＝＝＝1920s类型三电学与力学综合1.汽车启动时，蓄电池向启动电动机M供电，设M两端电压为U，通过M的电流为I，测得U－t和I－t图象如图1.（1）求t1时M的电功率；解：（1）由图可知t1时电动机两端的电压为10V，通过电动机的电流为200A，电动机的功率：P＝UI＝10V×200A＝2000W（2）M仅通过导线a、b接入电路，如图2所示，a的电阻为0.001Ω.若通过M的电流为200A，持续0.5s，求此过程①a两端电压；②a产生的热量.解：（2）①a两端电压：U'＝IR＝200A×0.001Ω＝0.2V②a0.5s产生的热量：Q＝I2Rt＝（200A）2×0.001Ω×0.5s＝20J（3）一般采用电磁继电器控制M的通断电，利用实验器材模拟汽车启动，简易电路如图3，A与B接触时M通电，请用笔画线完成电路的连接.解：（3）由图可知，当开关闭合，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，A与B接触，M通电，电路连接如图所示：2.如图所示是一款爬绳机器人，它能沿绳子负载爬升，其主要技术参数如下表所示，电池的充电电压和工作电压一致.求：（g取10N/kg，电池容量20Ah相当于在额定电压下，用1A的放电电流工作可连续供电20h）技术参数载重120kg配绳20m爬绳速度12m/min技术参数自重10kg额定电压36V电池容量20Ah电池动力锂电池（1）动力锂电池可提供的总电能；解：（1）动力锂电池可提供的总电能W总＝UIt＝36V×1A×20×3600s＝2.592×106J（2）机器人满载匀速爬升的功率；解：（2）机器人满载时的总重力为G总＝m总g＝（120kg＋10kg）×10N/kg＝1300N爬绳的速度为v＝12m/min＝0.2m/s机器人满载匀速爬升的功率P＝＝＝G总v＝1300N×0.2m/s＝260W（3）机器人满载匀速爬升12m的过程中，其消耗电能的80％用于爬升做功，则机器人实际工作时的电流为多大？（结果保留到整数位）解：（3）爬升12m的过程中克服重力所做的功为W1＝G总h＝1300N×12m＝15600J根据η＝可知，机器人消耗的电能为W电＝＝＝19500J由电能公式W＝UIt可知，实际工作的电流I实＝＝≈9A3.某型号航拍无人机，由于体积小、操控方便、拍摄效果好，深受摄影爱好者喜欢.下表是它的部分技术参数，某次航拍的过程中，在正常工作电压下，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升（g＝10N/kg，不计空气阻力及能量损耗）.求：总质量1200g四个脚与地面的接触面积6cm2最大上升速度9m/s最大水平飞行18m/s正常工作电压15V（1）无人机静止在水平地面上时，对地面的压强；解：（1）无人机静止在水平地面上时，对地面的压力大小等于重力F＝G＝mg＝1200×10－3kg×10N/kg＝12N对地面的压强为p＝＝＝＝2×104Pa（2）无人机上升过程中的功率和电池的工作电流.解：（2）在正常工作电压下，无人机以8m/s的速度匀速竖直上升，可知无人机上升的动力大小等于重力大小，则有F'＝G＝12N无人机上升过程中的功率P＝＝F'v＝12N×8m/s＝96W不计空气阻力及能量损耗，电池的工作电流为I＝＝＝6.4A