《2025年世纪金榜金榜学案九年级物理全一册人教版》

7.(物理学与工程实践)飞船在发射前,科技人员设计了如图甲所示的模拟检测电路来检验飞船舱体的气密性。电源电压不变,定值电阻$R_1= 100Ω,R_2$为压力传感器,其阻值随环境气压的变化规律如图乙所示,将$R_2$置于舱体中,舱体置于真空室中。舱体不漏气时,舱体内气压为$1.0×10^5Pa,$此时电压表示数为20V。舱体不漏气时,求:
(1)通过$R_1$的电流;
(2)电源电压;
(3)当舱内的气压值为$0.6×10^5Pa$时,电压表的示数。

答案： 7. 解:
(1)由电路图甲可知,定值电阻 R₁与压敏电阻R₂串联,电压表测 R₁两端 的电压;通过 R₁的电流:I₁=U₁/R₁=20V/100Ω=0.2A。
(2)舱体不漏气时,舱体内气压为1.0×10⁵Pa,由图乙可知,此时压敏电阻R₂=10Ω;电路中的总电阻:R_总=R₁+ R₂=100Ω+10Ω=110Ω;电路中的电流为I=I₁=0.2A;由I=U/R可得,电源电压:U=IR_总=0.2A×110Ω=22V;
(3)当舱内的气压值为0.6×10⁵Pa时,由图乙可知,R₂'=25Ω;此时电路中的总电阻:R=R₁+R₂'=100Ω+25Ω=125Ω;电路中的电流:I'=U/R=22V/125Ω=0.176A;电压表的示数,即R₁两端的电压:U₁'=I'R₁=0.176A×100Ω=17.6V。

8.随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国出现了越来越多的潜水爱好者｡为了保障安全,潜水员潜水时会佩戴如图甲所示的水压表和深度表｡图乙是某深度表的工作原理简化电路图,电源电压U= 6V且恒定不变,定值电阻R₀= 15Ω,电压表测量范围为0~3V,R_P是阻值随水深度变化的电阻,其变化关系图像如图丙所示,R_P允许通过的最大电流为0.24A｡求:


(1)深度表在水面上时,电路中的电流(计算结果保留1位小数);
(2)电压表示数为2V时,潜水员下潜 的深度;
(3)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度｡

答案： 8. 解:
(1)由图乙可知,该电路为R₀和R_P的串联电路,电压表测R₀两端的电压;深度表在水面上时,即h=0m时,由图丙可知,此时R_P=40Ω,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中的电流为:I=U/R_总=U/(R₀+R_P)=6V/(15Ω+40Ω)≈0.1A;
(2)已知电压表示数为2V,即R₀两端的电压为U₀=2V,通过R₀的电流为I₀=U₀/R₀=2V/15Ω=2/15 A,即电路中的电流为I'=I₀=2/15 A,由串联电路的电压特点可知R_P两端的电压为:U_P=U-U₀=6V-2V=4V,则此时R_P的阻值:R_P'=U_P/I'=4V/(2/15 A)=30Ω由图丙可知,此时潜水员下潜的深度为h'=10m;
(3)在保证电路安全的情况下,该深度表能浸入水中的最大深度｡当电路中电流最大时,由U=IR可知R₀两端的电压最大,由电压表测量范围可知R₀两端的电压最大为:U₀大=3V,由此可知电路中电流最大为:I大=U₀大/R₀=3V/15Ω=0.2A＜0.24A,为保护电路,电路中允许通过的最大电流为0.2A,此时电路总电阻为:R_总'=U/I大=6V/0.2A=30Ω由串联电路的电阻特点可知压敏电阻R_P的阻值为:R_P''=R_总'-R₀=30Ω-15Ω=15Ω,由图丙可知,此时下潜的深度为40m,即该深度表能浸入水中的最大深度为40m。