《2025年亮点给力大试卷九年级物理上册苏科版》

28. (10分)如图甲是"智能测控自动灌溉系统"的抽水、蓄水结构示意图,水泵从水源抽水至高位水池,水从出水口流出.如图乙是抽水、蓄水自动控制电路,R为电阻箱,R_F为置于池底的力敏电阻(R_F阻值随池内水位H变化关系如图丙所示),电源电压U= 18 V.通过控制水泵工作可将池内水位保持在一定的范围内:随着水池内水位下降,当R两端电压U_AB≥10 V时,信号触发器闭合开关K,1号水泵启动;随着水池内水位升高,当R两端电压U_AB≤9 V时,信号触发器断开开关K,1号水泵停止工作.当灌溉用水量变大时,仅靠1号水泵抽水无法保持池内水位在一定范围,此时需要闭合开关$S_1,$启动2号水泵,实现两水泵同时抽水.


(1) 关于"智能测控自动灌溉系统"的工作过程,下列说法中错误的是______.
A. 水泵抽水至高位的过程,是克服水的重力做功的过程
B. 当R两端电压U_AB= 10 V时,信号触发器闭合开关K,1号、2号水泵一定同时工作
C. 当池内水位升高时,R_F会增大,R两端电压U_AB会随之变小
D. 当R两端电压U_AB= 9 V时,信号触发器断开开关K,池内达到最高水位
(2) 如表为水泵的相关参数,两水泵同时正常工作600 s,它们一共可以做功______J.
|型号|电压|最大流量|最高扬程|输出功率|管径|
|1号水泵|220 V|$3 m^3/h$|82 m|2 kW|25 mm|
|2号水泵|220 V|$3 m^3/h$|100 m|2.5 kW|25 mm|
(3) 若调节电阻箱R= 250Ω,请计算池内水位H的范围.
(4) 当灌溉用水量在一定范围内时,如果适当增大控制电路中R的阻值,则水泵停止工作时水池中的最高水位会______(选填"升高""降低"或"不变"),且池内水位的最高水位与最低水位之差会______(选填"增大""减小"或"不变").

答案： （1）B （2）2.7×10⁶ （3）1～2 m （4）升高 增大 解析:（1）水泵抽水至高位的过程，水的重力势能增大，是克服水的重力做功的过程，故 A 正确；由题意知，随着水池内水位下降，当 R 两端电压 U_AB≥10 V 时，信号触发器闭合开关 K，1 号水泵启动，则当 R 两端电压 U_AB=10 V 时，信号触发器闭合开关 K，1 号水泵开始工作，只有当灌溉用水量变大时，仅靠 1 号水泵抽水无法保持池内水位在一定范围内，才启动 2 号水泵，实现两水泵同时抽水，故 B 错误；由图丙可知，当池内水位升高时，R_F 变大，由串联分压可知，R_F 两端的电压变大，电源电压不变，则 R 两端的电压 U_AB 变小，当 U_AB≤9 V 时，信号触发器断开开关 K，此时池内达到最高水位，故 C、D 正确。（2）由表中数据可知，当两水泵同时正常工作时，1 号水泵功率 P₁=2 kW=2000 W，2 号水泵功率 P₂=2.5 kW=2500 W，则两水泵同时正常工作 600 s 消耗的电能 W=P₁t+P₂t=2000 W×600 s+2500 W×600 s=2.7×10⁶J，即它们一共可以做功 2.7×10⁶J。（3）当池内水位下降，R 两端电压 U_AB≥10 V 时，信号触发器闭合开关 K，1 号水泵启动，由串联电路的电压规律可得，当 1 号水泵启动时，R_F 两端的电压 U_F=U-U_AB=18 V-10 V=8 V，若调节电阻箱 R=250 Ω，由串联分压可得 U_AB/U_F=R/R_F，即 10 V/8 V=250 Ω/R_F，则 R_F=200 Ω，由图丙可知，此时池内水位 H=1 m；当池内水位升高，R 两端电压 U_AB≤9 V 时，信号触发器断开开关 K，1 号水泵停止工作，此时 R_F 两端电压 U'_F=U-U'_AB=18 V-9 V=9 V，若调节电阻箱 R=250 Ω，由串联分压可得 U'_AB/U'_F=R/R'_F，即 9 V/9 V=250 Ω/R'_F，则 R'_F=250 Ω，由图丙可知，此时池内水位 H=2 m。所以，池内水位 H 的范围为 1～2 m。（4）控制电路中信号触发器的触发电压不变，由上面分析知最高水位时 U_AB=U_F=9 V，如果适当增大 R 的阻值，力敏电阻 R_F 的阻值也增大，由图乙知最高水位会升高；最低水位时 U_AB=10 V，R/R_F=U_AB/U_F 不变，如果适当增大 R 的阻值，力敏电阻 R_F 的阻值也增大，最低水位会升高，则池内最高与最低水位的高度差 ΔH 会增大。