力电电热专题综合练习（含答案）

模块三 力电综合 1．在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I﹣U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求： （1）电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为　5　Ω； （2）无风时R0消耗的电功率。 （3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力。 【答案】：（1）5； （2）无风时R0消耗的电功率为0.6W。 （3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力为1.4N。 【解析】：（1）由图可知，灯泡、定值电阻R0和电阻丝串联； 因串联电路电流处处相等，所以，当电流表示数为0.2A时，通过灯泡的电流为0.2A， 由图乙可知此时灯泡两端的电压为1V， 则根据I可得，灯泡的电阻：RL5Ω； （2）无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值最大为60Ω， 根据I可得，电阻丝两端的电压：UAB＝IRAB＝0.2A×60Ω＝12V， 根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得，R0两端的电压： U0＝U﹣UL﹣UAB＝16V﹣1V﹣12V＝3V， 则此时R0消耗的电功率：P0＝U0I＝3V×0.2A＝0.6W； （3）根据I可得R0的阻值：R015Ω； 由于灯泡的额定电压为2.5V，则电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流，由图乙可知最大电流为I′＝0.3A，此时风对球的压力最大，OP绕O转动的角度最大，设此时OP与AB的接触点为C， 则根据欧姆定律可得，R0两端的电压：U0′＝I′R0＝0.3A×15Ω＝4.5V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以RBC两端的电压： UBC＝U﹣U额﹣U0′＝16V﹣2.5V﹣4.5V＝9V， 根据I可得此时电阻丝连入电路的电阻： RBC30Ω； 由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，则：， 所以，BCAB14cm＝7cm， 则AC＝AB﹣BC＝14cm﹣7cm＝7cm， 如右图，把OP视为一根杠杆，F的力臂为OD，G的力臂等于PD， 根据杠杆平衡条件可得： F×OD＝G×PD， 则：； 由于△OAC∽△ODP，根据相似三角形的知识可得： ， 所以，， 则：F2N＝1.4N。 2.小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。ABO为一水平杠杆，O为支点，OA：OB＝5：1，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到6V时，报警器R0开始发出报警信号。已知电路中电源电压为8V，R0的阻值恒为15Ω，压力传感器R固定放置，其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问： （1）由图乙可知，压力传感器R的阻值随压力F的增大而　减小　； （2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？ （3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？ （4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，踏板触点B应向　左　（选填“左”或“右”）移动，并简要说明理由。 【答案】： （1）减小；（2）电压表的示数为3V；（3）踏板设定的最大压力值为40N；（4）左；理由见解答。 【解析】：（1）如图乙所示，当压力增大时，传感器的电阻值会减小； （2）闭合开关时，压力传感器和报警器串联，由图乙可知当踏板空载时，压力传感器的电阻为R＝25Ω， 此时电路中的电流I0.2A， 由I得： 报警器两端的电压U0＝IR0＝0.2A×15Ω＝3V，即电压表示数； （3）报警器R0开始发出报警信号时，U0′＝6V，此时电路中的电流I′0.4A， 传感器两端的电压U传＝U﹣U0′＝8V﹣6V＝2V， 传感器的阻值R′5Ω，由图象可知当传感器的阻值为5Ω时，对应的压力为8N， 根据杠杆平衡条件可得：F压×OA＝ ... ...