中考物理电路图结合坐标图像题

中考物理电路图结合坐标图像题

1. 电动豆浆机的实物图和简化电路图分别如图甲、乙所示，豆浆机工作过程可简化为单独加热、单独研碎、单独加热三个阶段，电机内阻为2 Ω，豆浆机整个制作豆浆的时间为20

3

min，丙图是豆浆机工作过程中电流与时间的关系图像.[水的比热容c＝4.2×10 J/(kg·℃)]求：

(1)豆浆机的机头主要由一个电热器(电热丝)和一个电动机带动的打浆器构成.制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟，即加热和打浆的是交替进行的.由此可知，豆浆机中的电动机和电热丝的连接方式是 Ｗ.

(2)电热丝R1的阻值；电机工作时消耗的电功率；

(3)整个制作豆浆过程电流产生的热量能使多少千克的水温度从20 ℃升高到80 ℃.

【答案】(1)并联 解：(2)单独加热阶段只有R1接入电路，由丙图知此时电路电流为4 A，由欧姆定律可知，电热丝阻值为R1＝＝

U220 V

＝55 Ω

I14 A

电机只在单独研碎这个阶段工作，由图丙知，这时电路电流I2＝1 A，则电机工作时电功率

P＝UI2＝220 V×1 A＝220 W

(3)整个制作豆浆过程，由丙图知，加热总时间和研碎时间均为10 min，即600 s，则电

225

热丝产生的热量Q1＝I1R1t1＝(4 A)×55 Ω×600 s＝5.28×10 J

223

电机产生的热量Q2＝I2R2t2＝(1 A)×2 Ω×600 s＝1.2×10 J

535

总生的热量Q总＝Q1＋Q2＝5.28×10 J＋1.2×10 J＝5.292×10 J 由Q总＝Q吸＝c水mΔt得，水的质量

5.292×10 J

m＝＝＝2.1 kg 3

c水Δt4.2×10 J/（kg·℃）×60 ℃

2. 紫砂锅是新一代保健用锅，现在市面上有紫砂电饭锅、紫砂炖锅等.紫砂锅可以革除有害人体健康的金属材料和化学涂料，采用优质天然紫砂精工陶制内胆，对人体绝对安全无害.紫砂锅用于熬、炖、焖、煮、煲等慢火烹调食物，是家庭滋补药膳及食物的最佳用品.紫砂电饭煲简化电路图如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S是自动控制开关，把紫砂电饭煲接在220 V的电路中，用“煮粥”键来煮黑米粥，紫砂电饭煲熬好一次粥工作信息如图乙所示.求：

(1)家庭电路中的电视机、电饭煲等家用电器间的连接方式是 Ｗ.

(2)紫砂电饭煲处于保温状态时，通过电阻R2的电流；紫砂电饭煲熬好一次粥，电流做功是多少焦耳？

(3)小明想了解家庭电路的实际电压，于是将家里的其他用电器都关闭，他观察到紫砂电饭煲的电热丝正常工作时，家里标有“2 000 r/(kW·h)”字样的电能表转盘在3 min内转了50转，则他家电路的实际电压是多少？(不考虑温度对电阻的影响)

Q总

5

【答案】(1)并联

P2200 W

解：(2)紫砂电饭煲处于保温状态时，通过电阻R2的电流为I2＝＝≈0.9 A

U220 V

紫砂电饭煲熬好一次粥，需要的加热时间为t1＝10 min＋5 min＝15 min＝900 s 保温时间为t2＝5 min＋10 min＝15 min＝900 s 由做功公式可知加热时电流做功为 W1＝P1t1＝600 W×900 s＝5.4×105 J 保温时电流做功为

W2＝P2t2＝200 W×900 s＝1.8×105 J

555

紫砂电饭煲熬好一次粥，电流做功为W＝W1＋W2＝5.4×10 J＋1.8×10 J＝7.2×10 J (3)紫砂电饭煲在3 min时间内消耗的电能

n050

W′＝×3.6×106 J＝×3.6×10 J＝9×10 J

n2 000W′9×104 J紫砂电饭煲的实际功率为P＝＝＝500 W

t180 s

U2（220 V）2

紫砂电饭煲在加热状态时，电路中的总电阻R＝＝≈81 Ω

P1600 W

电路的实际电压为 U实＝PR＝500 W×81 Ω≈201 V

3. 干衣机是利用电加热和吹风来使洗好的衣物中的水分快速蒸发的家用电器.图甲为某型号干衣机工作电路的简化图.干衣机一次工作需要依次完成烘干和冷却两个模式，图乙是干衣机工作一次功率随时间变化的关系图像.

(1)烘干模式是通过 的方式改变了衣服的内能，冷却模式是通过改变衣服周围 ，从而使洗好的衣物中的水分快速蒸发.

(2)若该干衣机在烘干模式下连续正常工作 10 min，通过发热电阻的电流是多少？ 发热电阻产生的热量是多少？ (计算结果保留两位小数)

(3)若干衣机在一次工作中消耗电能 0.72 kW·h，干衣机此次工作了多长时间？

【答案】(1)热传递 空气流动的速度

解：(2)热风功率是电热丝加热功率和电动机功率的和，因此电热丝加热时的功率 P热＝P热风－P冷风＝700 W－100 W＝600 W 通过发热电阻的电流I＝

P热600 W＝≈2.73 A U220 V

发热电阻产生的热量

Q＝P热t＝600 W×10×60 s＝3.6×105 J (3)完整的烘干模式消耗的电能是：

W烘干＝P烘干t烘干＝0.7 kW×1 h＝0.7 kW·h 干衣机消耗的电能W＝0.72 kW·h>0.7 kW·h

干衣机冷却模式消耗的电能是：W冷却＝W－W烘干＝0.72 kW·h－0.7 kW·h＝0.02 kW·h 冷却模式已经工作的时间

W冷却0.02 kW·ht冷却＝＝＝0.2 h＝12 min

P冷却0.1 kW

干衣机工作的总时间是

t＝t烘干＋t冷却＝60 min＋12 min＝72 min

4. 如图甲所示是某压力测力计的电路原理示意图.图中电源电压为7.5 V并保持不变；定值电阻R0的规格是“400 Ω 15 mA”，起保护电路的作用；G是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器(电阻忽略不计)；R是一种新型电子元件，在压力不超过600 N的前提下，图乙是阻值随压力大小的变化关系图像.

(1)R0上允许消耗的最大功率是多少？

(2)当压力为250 N时，通电1 min，该压力测力计消耗的电能是多少？ (3)该测力计的量程是多少？

(4)若要增大该测力计的量程，请说出两种改进方法.

【答案】解：(1)电阻R0中允许通过的最大电流：I0＝15 mA＝0.015 A，则R0上允许消

22

耗的最大功率：P0＝U0I0＝I0R0＝(0.015 A)×400 Ω＝0.09 W

(2)由图乙可知，当压力为250 N时，R＝200 Ω

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则电路中的电流

U7.5 VI＝＝＝0.012 5 A，则通电1 min该压力测力计消耗的电能WR＝URItR＋R0200 Ω＋400 Ω

＝IRt＝(0.012 5 A)×200 Ω×60 s＝1.875 J

2

2

U7.5 V

(3)当电路中的电流为15 mA时，电路中的总电阻最小，R总＝＝＝500 Ω，

I015×10－3 A

则此时电子元件的最小阻值R小＝R总－R0＝500 Ω－400 Ω＝100 Ω，由图乙可知，压力每增大50 N，电阻R的阻值减小20 Ω，

即电阻R的阻值与压力F成反比，设为R＝kF＋b，将F＝0 N、R＝300Ω和F＝50 N、R＝280 Ω代入可得，

电子元件的阻值R随压力F变化的关系式为R＝300 Ω－0.4 Ω/N×F，则F＝750 N－2.5 Ω/N×R，

将R小＝100 Ω代入上式，得电子元件所能承受的最大压力为F大＝500 N，所以该测力计的量程是0～500 N.

(4)要增大该测力计的量程，由F＝750 N－2.5Ω/N×R知，应增大R0的阻值或减小电源电压.

5. 电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家.小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作.在控制电路中，已知电源电压U＝6 V，保护电阻R1＝100 Ω，电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.

(1)在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 (选填“增强”“减弱”或“不变”).

2

(2)若小明的体重为400 N，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为0.04 m，则此时小明对电梯地面的压强为多少？

(3)某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10 mA，则此时电梯载重为多少？ (4)若电磁铁线圈电流达到20 mA时，刚好接触静触电B，电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1 000 kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？(g取10 N/kg)

【答案】(1)增强

【解析】在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强.

解：(2)小明对电梯地面的压力F＝G＝400 N 小明对电梯地面的压强

URF400 N4p＝＝2＝1×10 Pa S0.04 m

(3)电路总电阻

U6 V6 VR＝＝＝＝600 Ω I10 mA0.01 A

根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值R2＝R－R1＝600 Ω－100 Ω＝500 Ω 由题图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 F1＝6×103 N，故此时电梯载重为6×103 N

(4)电梯厢内站立总质量为1 000 kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即 F2＝G′＝mg＝1 000 kg×10 N/kg＝104 N

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由题图乙可知，当压力F2＝10 N时，对应的压敏电阻阻值R2′＝100 Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流I′＝6 V

＝0.03 A＝30 mA

100 Ω＋100 Ω

因30 mA＞20 mA，所以，此时电梯超载。

U＝

R1＋R2′