《2025年一遍过九年级物理全一册沪科版》

1 科学思维 如图甲所示,两个电阻$R_{1}$、$R_{2}并联后与电阻R_{3}$串联,可以等效成电阻$R_{12}与R_{3}$串联,其中电阻$R_{12}的阻值大小就等于电阻R_{1}$、$R_{2}$并联后的总电阻。如图乙所示,电源电压保持不变,图中的电阻$R_{4}= 30Ω$,滑动变阻器$R_{5}$上标有“12Ω”字样。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P移到B端时,电流表的示数为0.8A。求：

甲

乙
(1)电源电压；
(2)滑动变阻器的滑片P滑至中点时,电路通过$R_{4}$的电流；(结果保留两位有效数字)
(3)滑片P从A向B移动过程中,$R_{4}$两端电压的变化范围。

答案： 1 解:
(1)由题图乙知,P在B端时,R₄与R₅并联,电流表测通过R₄的电流,由并联电路特点和欧姆定律可得,电源电压U=U₄=IR₄=0.8 A×30 Ω=24 V。
(2)由题图乙知,滑动变阻器的滑片P滑至中点时,R₄与Rₐₚ并联后再与Rвₚ串联,R₄与Rₐₚ并联后的等效电阻R并=R₄×Rₐₚ/(R₄+Rₐₚ)=30 Ω×(1/2×12 Ω)/(30 Ω+1/2×12 Ω)=5 Ω。
R并与Rвₚ串联,串联电路电流处处相等,
所以U并/R并=Uвₚ/Rвₚ,即U并/Uвₚ=R并/Rвₚ=5 Ω/(1/2×12 Ω)=5/6,
所以U并=5/11U=5/11×24 V=120/11 V。
此时电路通过R₄的电流I'=U并/R₄=(120/11 V)/30 Ω≈0.36 A。
(3)由题图乙知,当滑片在A点时,R₄被短路,所以其两端电压为0;
滑片P向B端滑动时,Rₐₚ部分阻值不断增大,R并逐渐增大,U并逐渐增大,当P滑到B端时,R₄与Rₐв并联,此时R₄两端的电压等于电源电压24 V,即R₄两端电压的变化范围为0~24 V。

2 科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统,其刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作,如图1所示。图2是由一组手指状平行金属线组成的雨水检测网器件,图3是自动控制系统的模拟电路。

(1)将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验,记录数据如下：
|检测浸入雨水中部分|未浸入|$\frac{1}{3}$浸入|$\frac{2}{3}$浸入|全部浸入|
|电流表的示数/A|0|0.16|0.20|0.32|
①雨水检测金属网在电路中起到的作用更类似于____(填“开关”或“滑动变阻器”)。
②根据表中的现象和数据,解释刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是____。
(2)活动小组发现无雨水时,电动机不能工作,无法实现无雨时车窗的清洗,于是增加了一个电路元件改进了电路,将“检测网”和“增加的元件”连入电路ab间,绘制在图4中。根据活动小组的上述设计,无雨水时能不能改变刮水器刮水的速度？为什么？____。

答案：
2 [答案]
(1)①滑动变阻器 ②雨量变大,检测金属网浸入雨水部分变大,电流变大,电动机转速变快
(2)如图所示。 不能。根据欧姆定律可知,无雨水时通过电路的电流不变,电动机转速不变,不能改变刮水器刮水的速度

[解析]
(1)①根据表格数据可知,金属网可以改变电路中的电流,其作用类似于滑动变阻器。②根据表中数据可知,刮水器刮水的速度能够随着雨量的大小而相应地发生变化的原因是雨量变大,检测金属网浸入雨水部分变大,电流变大,电动机转速变快。
(2)没有雨水时,电动机不能工作,其原因是a、b两点之间为断路。要使其在无雨时可以工作,可以在ab之间增加一个开关与金属网并联;根据欧姆定律可知,无雨水时通过电路的电流不变,电动机转速不变,不能改变刮水器刮水的速度。