《2025年综合应用创新题典中点九年级物理全一册教科版》

11. [2022.宜宾]根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小这一特性，小梅自制了一个电子温度计，其电路原理如图甲所示。已知电源电压恒为6V，$R_{0}$为定值电阻，$R_{1}$为热敏电阻，其阻值$R_{1}$随温度$T$变化的规律如图乙所示。当环境温度是40℃时，电流表示数为0.2A，此时$R_{1}$的电功率是________W；电流表的量程为0~0.3A，该温度计能测量的最高温度是________℃。

答案： 1;90　　[点拨]由题图甲可知,R和R₀串联，电流表测量电路中的电流。由题图乙可知,当环境温度是40℃时,R的阻值为25Ω,此时电路中的电流I = 0.2A,R的电功率P = I²R = (0.2A)²×25Ω = 1W;由I = $\frac{U}{R}$可知,R两端的电压U = IR = 0.2A×25Ω = 5V,根据串联电路的电压规律可知,R₀两端的电压U₀ = U - U = 6V - 5V = 1V,由I = $\frac{U}{R}$可知,R₀ = $\frac{U₀}{I}$ = $\frac{1V}{0.2A}$ = 5Ω。根据电流表量程可知,电路中的最大电流I_大 = 0.3A,则电路中的最小总电阻R_小 = $\frac{U}{I_大}$ = $\frac{6V}{0.3A}$ = 20Ω,R的最小阻值R_小 = R_总 - R₀ = 20Ω - 5Ω = 15Ω,由题图乙可知，当R的阻值为15Ω时,环境温度为90℃,故该温度计能测量的最高温度为90℃。

12. [2022.成都]如图所示电路中，电源电压恒为6V，小灯泡L正常工作时两端的电压为3V，$R_{0}$的阻值为10Ω。闭合开关S，断开开关$S_{1}$和$S_{2}$，滑动变阻器R的滑片P移至b端时，电流表的示数为0.6A，小灯泡L恰好正常工作。求：
(1)小灯泡L正常工作时的电阻大小。

(2)闭合开关$S$、$S_{1}$、$S_{2}$，滑动变阻器R的滑片P仍在b端时，电流表的示数和滑动变阻器R的电功率。

答案： [解]
(1)闭合开关S,断开开关S₁和S₂,小灯泡L和滑动变阻器串联接入电路，电流表测得电路中的电流I = 0.6A,小灯泡L正常工作,电阻R_L = $\frac{U_L}{I}$ = $\frac{3V}{0.6A}$ = 5Ω。
(2)只闭合开关S，滑片P在b端时，滑动变阻器两端的电压U_P = U - U_L = 6V - 3V = 3V,滑动变阻器的最大阻值R = $\frac{U_P}{I}$ = $\frac{3V}{0.6A}$ = 5Ω;闭合开关S、S₁、S₂,滑片P仍在b端时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流,电流表的示数I_总 = $\frac{U}{R₁}$ + $\frac{U}{R}$ = $\frac{6V}{10Ω}$ + $\frac{6V}{5Ω}$ = 1.8A,滑动变阻器R的电功率P = $\frac{U²}{R}$ = $\frac{(6V)²}{5Ω}$ = 7.2W。

13. （科学推理）[2023.武汉]在学校举行的劳动技术成果汇报展示活动中，小强同学展示了一辆自己组装的玩具车，它具有“原地灯光秀”“调速前进”和“定速后退”三种工作模式。
通过控制开关$S$、$S_{1}$和滑动变阻器$R$来改变灯L的亮度，实现“原地灯光秀”；通过改变直流电动机的转动方向及转速，实现“调速前进”或“定速后退”，如图所示。已知电源电压不变，标有“0.6A”的灯L的电阻不变且$R_{L}=10Ω$，定值电阻$R_{2}=5Ω$。当玩具车处于“原地灯光秀”模式时，电流表A的最大示数为0.4A。下列结论正确的是（ ）

①电源电压为9V
②玩具车“调速前进”时，电流表A的最大示数小于0.6A
③玩具车“定速后退”时，电路的总功率小于2.4W
④$S$闭合，$S_{1}$接1，$S_{2}$接3时，玩具车处于“原地灯光秀”模式
A. ①③
B. ②④
C. ①④
D. ②③

答案： D　　[点拨]根据题意,通过控制开关S、S₁和滑动变阻器R₁来改变灯L的亮度，实现“原地灯光秀”,此时直流电动机不连入电路，因此S闭合,S₁接1,S₂接4时,玩具车处于“原地灯光秀”模式，故④错误。当玩具车处于“原地灯光秀”模式时,电流表A的最大示数为0.4A,此时滑动变阻器R₁连入电路的电阻为零,电路为灯L与R₂的串联电路,电源电压U = I(R_L + R₂) = 0.4A×(10Ω + 5Ω) = 6V,故①错误。根据题意,通过改变直流电动机的转动方向及转速，实现“调速前进”或“定速后退”,说明玩具车前进时需要用滑动变阻器R₁来实现“调速”,后退时电路中没有滑动变阻器R₁以实现“定速”,因此S闭合,S₁接1,S₂接3时,玩具车处于“调速前进”模式;S闭合,S₁接2,S₂接4时,玩具车处于“定速后退”模式。玩具车处于“调速前进”模式时，电源电压不变，根据I = $\frac{U}{R}$可知，电路中总电阻最小时电流最大，此时滑动变阻器R₁连入电路的电阻为零，电路为灯L与直流电动机的串联电路,此时电路电流I = $\frac{U}{R_L + R_M}$ = $\frac{6V}{10Ω + R_M}$,R_M不为零,因此电路电流I小于0.6A,电流表A的最大示数小于0.6A,故②正确。玩具车处于“定速后退”模式时，电路为灯L、直流电动机与定值电阻R₂的串联电路,电路的总功率P = $\frac{U²}{R}$ = $\frac{U²}{R_L + R_M + R₂}$ = $\frac{(6V)²}{10Ω + 5Ω + R_M}$ = $\frac{36V²}{15Ω + R_M}$,R_M不为零，因此电路的总功率小于2.4W,故③正确。