初中物理竞赛基础训练—电学中的图像问题

初中物理竞赛基础训练—电学中的图像问题

1.光敏电阻的阻值随光照射的强弱而改变。“光强”表示光的强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大，光强符号用 E 表示，国际单位为坎德拉（cd ）。实验测得光敏电阻的阻值 R 与光强E 间的关系如图所示，有图像根据图象可知光敏电阻随光强的增大

而 ；在图电路所示中，电源电压为 6V ，当光照强度为 4.5 cd 时，电流表的读数为 0.5 A 。则定值电阻 R 0 的阻值为____________。

2.图是由“控制电路”和“工作电路”两部分组成的光控电路。“控制电路”由光敏电阻R 、

磁控开关L 、定值电阻R 0、电源U 1等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA 时，磁控开关的磁性弹片相互吸合。“工作电路”由工作电源U 2（U 2 = 20V ）、发热电阻R 1（R 1= 5Ω）和R 2（R 2 =15Ω）组成。问：

（1）当“控制电路”中的电流小于20mA 时，“工作电路”中的R 1两端的电压是 V ，

它消耗的功率是 W 。

（2）当“控制电路”中的电流等于30mA 时，“工作电路”中R 1两端的电压是 V 。 （3）已知光敏电阻R 的阻值随照射在光敏电阻上的光强E （表示光照射的强弱的物理量，

单位cd ）之间的变化关系如图20所示。如果照射在光敏电阻R 上的光强 ，则光敏电阻R 的阻值增大，磁控开关产生的磁性将 （均选填“变强”、“变弱”或“不变”）。

（4）如果“控制电路”中的线圈阻值R L = 1Ω、R 0= 140Ω、U 1=3V ，那么照射在光敏电

阻上的光强在什么范围内时，磁控开关的磁性弹片相互吸合？

光 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

E /cd

图20

图19

工作电路

3.一个标有"12V"字样额定功率未知的灯泡，在室内测得 其灯丝电阻R 随灯泡两端电压U 变化的关系图线如图所 示。则灯泡正常发光时的电阻为 Ω。假如灯丝电

阻与其热力学温度成正比，室温为300K(K 是热力学温度单位)，那么在灯泡正常发光的情况下，灯丝的温度为 K

如图22是电饭锅的实物图，图23（甲）是它的内部电路图，图23（乙）是电路简图。它有“高温烧煮”和“焖饭、保温”两挡，由温控开关自动控制。煮饭时，先要按下温控开关按钮；到达设定温度（饭已煮熟），按钮会自动弹起。

（1）对照观察图23（甲）和（乙），温控开关按钮未按下时，“烧煮电路部分”与“保

温电路部分”是 关系（选填“串联”或“并联”）；按下温控开关按钮，“烧煮电路部分”的电压为 V ，“保温电路部分”将 （选填“工作”或“不工作”）；温控开关按钮弹起后，电路中的电流比原来 （选填“大”或“小”）。（4分）

（2）当温控开关按钮按下时，电饭锅电路的总功率为1100 W 。求：“烧煮电路部分”的电阻R 1=_____________。

（3）温控开关按钮弹起后，电饭锅电路的总功率为44 W 。求：①电路中的电流；②“保温电路部分”的电阻R 2=_____________。 （4）已知，只有当指示灯和限流器两端的电压与电源电压相差不大时，指示灯才会发光。请通过相关计算或分析，说明为什么温控开关按钮弹起时，红灯熄灭而黄灯亮。

4.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 ′接入电路的阻值不变，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，电路消耗的电功率为多大？

图23 电路原理

保温电路部分

（乙）电路简图

（甲）电路图

保

温电路部分

（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？

5.热敏电阻广泛应用于控制电路中，其阻值会随环境温度的改变而改变．图甲中，电源电压U =6V ，○A 是小量程电流表，其允许通过的最大电流为0.02 A ，滑动变阻器R 的铭牌上标有“200Ω 0.3 A”字样，R t 为热敏电阻，其阻值随环境温度变化关系如图乙所示． 闭合开关S ，求：

(1)环境温度为10 ℃、电路中电流为0.0l A 时R t 两端 的电压．

(2)图甲电路可以正常工作的最高环境温度．

6.为锻炼身体，小刚利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图16甲是其原理 图。硬质弹簧上端和金属滑片P 固定在一起(弹簧的电阻不计，P 与R 接触良好且摩擦不计)。定值电阻R 0=5Ώ，R 是一根长为5㎝的均匀电阻线(阻值跟长度成正比)，其最大阻值为25Ώ，电源电压为3V ，电压表的量程为0～3V ，当不拉拉环时，金属滑片P 刚好处于b 端。已知该弹簧伸长的长度ΔL 与所受拉力F 问的关系如图16乙所示。求：

(1)小刚要把电压表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环时，拉力计表盘上的零刻度 应标在电压表表盘的多少伏处?

(2)闭合开关，当电压表的指针指在1．5V 时，电阻线接人电路中的电阻值为多少欧?此时，作用在拉环上竖直向上的拉力为多少牛?

7.图甲和图乙是利用热敏电阻来测量温度的原理图．电源电压均为20V且保持不变，定值电阻R0的阻值为30Ω．则：

(1)图甲中电流表的示数为0．3A时，热敏电阻两端的电压和消耗的功率分别是多少？

(2)图乙中电压表的量程为0—15V，热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度．