2011年初三物理专题练习12：应用计算2（解析版）

一、解答题

1. 难度：中等

半导体材料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象．根据这种半导体材料电阻的特性，小明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R（10Ω）、导线若干．
（1）定值电阻R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，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少？

2. 难度：中等

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/”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/〕
（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. 难度：中等

小莹组装了一台直流电动机模型，她将电动机模型接入如图甲所示的电路中，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乙所示，摩擦不计，求：


（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）在图乙中方框3内填入能量名称，并求出电动机能量利用率η．

4. 难度：中等

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R₁的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R₁两端的电压不变，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R₁的关系图线，如图乙．
（1）记录第一组数据时，电阻箱R₁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R₁两端的电压是多大？
（3）记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4A，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？

5. 难度：中等

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  1A“．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. 难度：中等

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R_t随温度t的变化关系为R_t=100+0.5t（单位为Ω）．

（1）若要把R_t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′接人电路的阻值不变，当把测温探头R_t放到某待测温度处，电流表的示数恰为10mA，则此时R_t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. 难度：中等

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，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. 难度：中等

有一种电加热恒温箱，工作原理如图1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R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2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R应接入电路的阻值．
（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R接入电路的阻值应调大还是调小？简要说明理由．

9. 难度：中等

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．