初三九年级人教版全一册第15章　探究电路 专题五　电、热、力综合计算 专题五　电、热、力综合计算课件

第15章　探究电路专题五　电、热、力综合计算,类型一电热综合问题随着社会的发展和科技的进步，电路元件在各行得到广泛的应用，热敏电阻就是其中之一，热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。如图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路，电路中电流表的量程为0～0.02A，滑动变阻器R的铭牌上标有“150Ω0.3A”字样。Rt为热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，电源电压保持不变。请完成下列小题：,（1）将此电路放入温度为20℃的环境中，闭合开关S，调节滑片P，使滑动变阻器接入电路的电阻R＝100Ω，此时电流表的读数为0.01A，求电源电压；解：（1）由图乙所示的图像可知，温度为20°C时，热敏电阻的阻值为400Ω，电源电压：U＝I（Rt＋R）＝0.01A×（400Ω＋100Ω）＝5V,（2）若环境温度为40℃时，要保证整个电路元件的安全，求滑动变阻器接入电路中的最小阻值；解：（2）由图乙所示的图像可知，温度为40℃时，热敏电阻的阻值为200Ω，电路中的最大电流为0.02A；由I＝可知，电路中的最小电阻：R最小＝＝＝250ΩR滑最小＝R最小－Rt'＝250Ω－200Ω＝50Ω,（3）此电路能测量的最高环境温度为多少？解：（3）热敏电阻的阻值越小，环境温度越高，电路中的电流最大为0.02A时，R总＝＝＝250ΩRt小＝R总－R滑最大＝250Ω－150Ω＝100Ω由图乙可知其工作的最高环境温度为50℃。,1.小华设计了一个环境温度监测仪，其工作电路如图甲所示，电压表的示数反映环境温度。电源电压恒为18V不变，电压表量程为0～15V，R0为定值电阻，R1为热敏电阻，其阻值随环境温度T变化的关系如图乙。已知环境温度为60℃时，电压表示数为13.5V；电压表示数为15V时，监测的温度为最高环境温度，求：（第1题）,（1）环境温度为60℃时，热敏电阻R1的阻值；解：（1）由图乙可知：环境温度为60℃时，热敏电阻R1的阻值为150Ω,（2）定值电阻R0的阻值；解：（2）由图甲可知：R0和R1串联，电压表测R0两端的电压；已知环境温度为60℃时，电压表示数为13.5V，即R0两端的电压U0＝13.5V，则R1两端的电压：U1＝U－U0＝18V－13.5V＝4.5V此时电路中的电流：I＝I1＝＝＝0.03A故R0的阻值：R0＝＝＝450Ω,（3）该监测仪能测的最高环境温度。解：（3）监测的温度为最高环境温度时，电压表示数为15V，即R0两端的电压为U'0＝15V则R1两端的电压：U'1＝U－U'0＝18V－15V＝3V此时电路中的电流：I'＝＝＝A则此时R1的阻值：R'1＝＝＝90Ω,由图乙可知，R1的阻值和温度之间是一次函数，设R1＝k＋aT；当温度为20℃时，R1阻值为250Ω；当温度为40℃时，R1阻值为200Ω；代入式中解得R1的阻值和温度之间的关系为：R1＝300Ω－2.5（Ω/℃）×T故此时温度为：T＝＝＝84℃即：该监测仪能测的最高环境温度为84℃,类型二电力综合问题（重庆A卷）如图甲所示，小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验，在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊，气囊的触发由图乙所示电路中a、b间的电压来控制，压敏电阻R1水平安装在汽车底部A处，R1的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时：汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动，闭合开关S，电压表的示数为3V，再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉，直到a、b间的电压等于或大于3V时，气囊就充气打开，使汽车漂浮在水中，试验装置相关参数如表所示。,电源电压4.5VR1接触水的面积15cm2长方体水池底面积20m2,（1）求汽车入水前电路中的电流；解：（1）汽车入水前，R1表面水的压力为零，由图丙可知：此时其阻值为20Ω；由图乙可知：R1和R2组成串联电路，电压表测的是R2两端的电压，示数为3VR1两端的电压：U1＝U－U2＝4.5V－3V＝1.5V电路中的电流：I＝＝＝0.075A,（2）当汽车漂浮时，测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm（水未进入车内），求汽车受到的重力；解：（2）当汽车漂浮时，水池的水位比汽车入水前上升了8cm，则汽车排开水的体积：V排＝S水池Δh＝20m2×8×10－2m＝1.6m3汽车受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6m3＝1.6×104N当汽车漂浮时，受到的重力和浮力平衡，大小相等，则受到的重力：G＝F浮＝1.6×104N,（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度。解：（3）汽车入水前，电压表的示数为3V时，电阻R2的阻值：R2＝＝＝40Ω汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动，把汽车吊入水池中缓慢下沉，直到a、b间的电压等于3V即R1两端的电压为3V时，气囊充气打开此时R2两端的电压：U'2＝U－U'1＝4.5V－3V＝1.5V电路中的电流：I'＝＝＝0.0375A,电阻R1的阻值：R1'＝＝＝80Ω由图丙可知：此时R1表面水的压力为15N，即汽车底部A处受到水的压力为15N汽车A处受到水的压强：p＝＝＝1×104Pa故汽车A处浸入水中的深度：h＝＝＝1m,2.某水果自动筛选装置如图甲所示，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除。其原理（图乙）如下：R为压敏电阻，AB两点间接入定值电阻R0。当传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化，AB间的定值电阻的电压也随之发生改变。当UAB≤3V时，机械装置启动，将质量不达标的水果推出传送带，实现自动筛选功能。换用不同的定值电阻R0可以筛选出不同质量标准的水果。已知：电源电压恒为15V，R0＝20Ω，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图丙所示。求：（第2题）,（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是多少安？解：（1）由图丙可知，当检测点上没有水果时，R＝100Ω此时电路中的电流：I＝＝＝0.125A（第2题）,（2）当机械装置启动时，水果对压敏电阻的压力小于多少牛时，水果将被推出传送带？解：（2）当U0＝3V时，电路中的电流：I1＝I0＝＝＝0.15A压敏电阻两端的电压：U1＝U－U0＝15V－3V＝12V压敏电阻的阻值：R＝＝＝80Ω查图丙得F＝0.5N（第2题）,（3）不同等级的水果筛选的质量标准是不同的，顶级的奉节脐橙质量应达到250g，为了达到这一标准（不改变压敏电阻），AB之间应该换用阻值为多少欧的定值电阻R0？（g取10N/kg）解：（3）F＝G水果＝mg＝0.25kg×10N/kg＝2.5N由图丙得出对应压敏电阻的阻值为40Ω，UAB＝＝≤3V解得R0≤10Ω，取10Ω,（4）请你对电路进行改进，使该装置能够更方便地筛选不同水果（作图、文字说明均可）。解：（4）将R0改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测。（第2题）