初中物理欧姆定律综合题

半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的，因此，利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途。
（1）一个由某半导体材料制成的家用加热器，接在220V家庭电路中，加热器在发热的同时，也在向外界放热。图甲为发热功率P_发热和散热功率P_散热与温度t之间关系的图像。由图像可知，加热器工作时的稳定温度为    ℃。当温度稍高于稳定温度时，P_发热小于P_散热，时发热功率继续减小，可推知，元件的电阻在继续         。

（2）由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化如表所示，若用该电阻R与电源（电压为3伏）、电流表（量程为0～5毫安）、电阻R′串联起来，连接成如图丙所示的电路。用该电阻R做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，得到一个简单的“金属电阻温度计”。电流刻度较大处对应的温度刻度较      ；请通过计算说明，若R′=450Ω，则图丁中指针所指处对应的温度数值为多少？

传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接引用力的大小。测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中 $M$、 $N$均为绝缘材料， $M$、 $N$间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$固定在一起，电源电压恒为 $12V$，已知压力 $F$的大小与 $R_2$的阻值大小成正比例关系。闭合开关 $S$，压力 $F_0=0$时，滑片 $P$在最上端；压力 $F_1=1N$时，电流表示数为 $1A$，电压示数为 $3V$，当滑片 $P$滑至最下端时，电压表示数为 $7.5V$．求：

（1）定值电阻 $R_1$的大小；压力 $F_1$与 $R_2$阻值之比 $k$；

（2）当滑片 $P$滑至最下端时，压力 $F_2$的大小；

（3）压力 $F$的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。

世界首台220千伏超导限流器已于2011年在我国电网中并网运行，这是我国超导产业在电网行业应用的重大突破．超导限流器能有效限制电网的短路电流（电路能够承受的最大电流，用I₁表示）、减少短路电流对电网设备的损坏、维护国家电网的稳定．如图甲是它接入电网后的电路图，图乙是它的电阻R随电流I的变化关系．
（1）当电路正常工作时，超导限流器的电阻为　   　Ω，对电路没有影响；
（2）根据图乙分析可知，当电网在某处发生短路，电流达到I₁时，超导限流器　        　，保证电流稳定在正常范围，从而使电网保持在稳定状态．

科技小组的同学们设计了如图甲所示的恒温箱温控电路（用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”），包括工作电路和控制电路两部分。其中，R’为阻值可以调节的可变电阻。R’为热敏电阻（置于恒温箱内），其阻值随温度变化的关系如图乙所示，继电器线圈电阻50Ω。

1．如图甲所示状态，加热器是否处于加热状态？
2．已知当控制电路的电流达到0.04A时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路的电流减小到0.036A时，衔铁会被释放。当调节R'=350Ω时，恒温箱内可获得最高温度为100℃的“恒温”。如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50℃的“恒温”，则应将R，的阻值调为多大？
3．使用该恒温箱，获得最低温度为50℃的”恒温”，与获得最高温度为100℃的“恒温”相比较，哪一个的温度波动范围更小？为什么？

盛夏酷暑，妈妈为了让小明在考试前有一个更舒适的学习环境，特地在他的房间安装了一台冷热两用的空调。这台空调说明书中的主要数据如表所示。

额定电压	$\mathbf{220}\mathit{V}$
频率	$\mathbf{50}{\mathit{H}}_{\mathit{z}}$
额定制冷功率	$\mathbf{1400}\mathit{W}$
额定制热功率	$\mathbf{1800}\mathit{W}$

（1）空调工作时应选用图中的 　 　孔插座。

（2）空调正常制冷时电流是多大？连续正常制冷 $\mathbf{30}\mathit{min}$ 消耗多少 $\mathit{kW}\mathbf{·}\mathit{h}$ 的电能？

（3）这些电能若用于加热水，加热器的热效率为 $\mathbf{80}\mathbf{\%}$ ，能使 $\mathbf{50}\mathit{kg}$ 、 ${\mathbf{20}}^{\mathbf{°}}\mathbf{C}$ 的水温度升高多少？（水的比热容 ${\mathit{c}}_{\mathbf{水}}\mathbf{=}\mathbf{4}\mathbf{.}\mathbf{2}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{3}}\mathit{J}\mathbf{/}\mathbf{\left(}\mathit{kg}{\mathbf{\cdot }}^{\mathbf{\circ }}\mathbf{C}\mathbf{\right\}}\mathbf{\left)}\mathbf{\right)}$

如图所示，黑匣子上有A、B、C三个接线柱，内部只有一个电压恒为6V的电源和两个定值电阻R₁、R₂（R₁>R₂）．当电流表分别连接到接线柱AB、AC、BC时，电流表示数如下表所示：

（1）请将上表填写完整：     、     ．
（2）第3次实验时，电流为零，说明BC之间     （有／没有）电源．
（3）若用导线同时把AB、AC连接起来，电路可能消耗的总功率为     ．

把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。请回答下列问题：

（1）如图所示，①其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流 　 　。②其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流 　 　（各空格均选填"变大"、"变小、"、"不变"、"变为零"）

（2）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由 　  　能转化而来。

（3）热电偶电路可以把温度信号换成 　    　信号，利用这种性质可以把热电偶做成 　     　（写出一种应用）。

如图所示电路中，小灯泡L标有“6V 3W”字样，R₂=12Ω，当S₁、S₂都闭合时，总电流为0.8A，这时小灯泡L正常发光。求：

（1）电源电压U；
（2）电阻R₁的阻值；
（3）当S₁、S₂都断开时，小灯泡L消耗的功率。
图16

(8分)小明设计了一个测量物体质量的“托盘秤”，图甲是其原理示意图，其中托盘上放置物体，压力传感器R的电阻值会随所受压力大小发生变化，杠杆ABO可绕0点转动，电压表的量程为O～3V(可显示质量大小)。已知OB：BA=1：2，电阻R₀=100Ώ。压力传感器R表面能承受的最大压力为400N，该压力传感器能承受的最大压强为2×10⁶ Pa，压力传感器R的电阻值随所受压力变化的图像如图18-乙所示。电源电压恒定不变，秤达到最大称量时，电压表的示数也达到最大值，托盘和杠杆组件的质量忽略不计。求：

（1）当托盘上没有放物体称量时R的大小；
（2）压杆与压力传感器的接触面积；
（3）托盘秤的最大称量；
（4）当托盘秤达到最大称量时R消耗的功率。

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具（如图13
所示）。电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车
提供动力。下表是某型号电动自行车主要技术参数。
（1）若小聪家到学校的距离为6km，为了不迟到，

整 车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	蓄电容量	0．576kw•h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W

他爸骑该车送他到学校至少需要多少时间？
（2）他们从家到学校时电动车所做的功是多少？
电动机线圈电阻是多大？

整 车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	蓄电容量	0．576kw·h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W
整 车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	蓄电容量	0．576kw·h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W
整 车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	蓄电容量	0．576kw·h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W

 

整 车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	蓄电容量	0．576kw·h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W

 

整 车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	蓄电容量	0．576kw·h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W

 

两个电阻R₁、R₂并联的总电阻为，有同学据此认为三个电阻R₁、R₂、R₃并联后的总电阻，但是这个想法是错误的，请运用所学的电学知识加以证明。

某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，R_t为热敏电阻、R_t阻值与箱内气温关系如下表所示。工作电路电源电压为220V，R₀为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，当控制电路电流减小到某值时，衔铁被释放，工作电路处于加热状态。

t/℃	30	40	50	60	70
Rt/Ω	305	245	200	170	150

（1）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，箱内气温最高可达多少摄氏度？（电磁铁的线圈电阻不计）

（2）重新调节变阻器R，同时闭合开关S₁、S₂，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R₀加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg、比热容为1×10³J/（kg•℃）。求开关S₁、S₂闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇M产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）

图甲是办公室和教室常用的立式饮水机，图乙为饮水机的铭牌参数，图丙为饮水机内部简化电路图。 $S$是温控开关， $R_1$是调节电阻，其阻值为 $198\Omega$， $R_2$是供热电阻。

型号	$\mathit{YSJ}-66$
额定电压	$220V$
加热功率	$2200W$
水箱容积	$2L$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）当开关　      　时（选填“断开”或“闭合”），饮水机处于加热状态。

（2）现将装满水箱的水烧开，水吸收的热量是多少？ $[$水的初温为 ${20}^{°}\text{C}$，在1标准大气压下， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（3）当饮水机处于保温状态时，供热电阻的功率是多少？

在如图所示的电路中，电源电压为12伏且保持不变，电阻R₁的阻值为10欧，滑动变阻器R₂上标有“50欧  2安”字样，闭合电键S后，电流表A的示数为0.3安，
①求电阻R₁两端的电压U₁；
②求此时变阻器R₂两端的电压U₂及消耗的电功率P₂；
③现有阻值分别为R、2R的定值电阻，最大阻值分别为4R、10R的滑动变阻器，请选择定值电阻、变阻器各一个分别替换R₁、R₂，要求：在移动变阻器滑片P的过程中，电流表示数的变化量最大．选择：阻值为　_________　的定值电阻、最大阻值为　　的滑动变阻器．求出电流表示数的最大变化量△I．

小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如左图所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如右图所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。

⑴车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请你判断灯________ (选填“L₁”或“L₂”)是红灯。
⑵某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少?（g取10N/kg）
⑶在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少？