《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

4. 如图甲所示,某生态园在花棚里安装了自动喷雾和浇水系统,其简化后的电路图如图乙所示。浇水系统的开关$S_2$是电子时控开关,每天上午7:00-7:30、中午12:00-12:30、下午17:00-17:30会自动闭合,启动浇水系统对花卉进行浇淋。喷雾系统用于调节空气湿度,其控制电路中电源电压$U= 10\ V$,$R$为装在探头上的湿敏电阻,其阻值随相对湿度$\varphi$(空气中含有水蒸气的百分比,单位为:\% RH)变化的图像如图丙所示。当控制电路的电流达到0.05 A时,继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到0.04 A时,衔铁被释放。




|型号|SC|材质|不锈钢|

|功率|1000 W|颜色|灰白色|
|电源|220 V/50 Hz|重量|80 kg|

(1)浇水系统的水泵参数如表所示,则水泵一个月(按30天)耗电45度。
(2)闭合开关$S_1$,随着花棚内空气湿度减小,控制电路的电流会变小(选填“变大”“变小”或“不变”),图甲中喷雾系统的C点应连接A(选填“A”或“B”)点。
(3)如果花棚的湿度小于50% RH时喷雾系统启动,则$R_0$的阻值为100$\Omega$；当花棚湿度达到80% RH,喷雾系统停止工作。当使用时间长以后,控制电路的电池电压$U$会变小,这时花棚所控制的最高湿度会下降(选填“上升”“下降”或“不变”),如果在控制电路的电池电压$U$变小的情况下,要求花棚所控制的最高湿度不变,则可采取的措施是减小$R_0$的阻值(写出一条即可)。

答案： 【解析】：
本题主要考查电功计算、欧姆定律以及电路连接的综合知识，
（1）小题考查电功的计算，需要运用公式$W = Pt$来计算水泵一个月的耗电量，关键在于从表格中获取水泵功率以及明确时间。
（2）小题考查电路动态分析，要根据空气湿度变化判断湿敏电阻阻值变化，再依据欧姆定律判断电流变化，同时考查电磁继电器工作原理来确定喷雾系统连接点。
（3）小题考查欧姆定律应用，根据不同湿度对应的电流，结合电源电压求出电阻值，还要分析电源电压变化对最高湿度的影响以及提出改进措施。
（1）已知水泵功率$P = 1000W = 1kW$，每天浇水系统工作时间$t_{每天}=3×30min = 3×0.5h = 1.5h$，一个月（按$30$天）工作时间$t = 1.5h×30 = 45h$。
根据电功公式$W = Pt$，可得水泵一个月耗电量$W = 1kW×45h = 45kW\cdot h = 45$度。
（2）随着花棚内空气湿度减小，由图丙可知湿敏电阻$R$的阻值增大。
在控制电路中，电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I = \frac{U}{R_{总}}$（$R_{总}=R + R_{0}$），$R$增大，$R_{总}$增大，所以控制电路的电流会变小。
当控制电路电流达到$0.05A$时，继电器的衔铁被吸合，喷雾系统工作，所以喷雾系统的$C$点应连接$A$点，这样在衔铁吸合时，喷雾系统所在电路接通。
（3）当花棚的湿度小于$50\%\ RH$时喷雾系统启动，此时电流$I = 0.05A$，电源电压$U = 10V$。
由图丙可知，当$\varphi=50\%\ RH$时，$R = 400\Omega$，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R + R_{0}}$，可得$R_{0}=\frac{U}{I}-R=\frac{10V}{0.05A}-400\Omega = 200\Omega - 400\Omega = 100\Omega$。
当控制电路中的电流减小到$I' = 0.04A$时，衔铁被释放，喷雾系统停止工作。
此时电路总电阻$R_{总}'=\frac{U}{I'}=\frac{10V}{0.04A}=500\Omega$，则$R' = R_{总}'-R_{0}=500\Omega - 100\Omega = 400\Omega$，由图丙可知，对应的湿度为$80\%\ RH$。
当使用时间长以后，控制电路的电池电压$U$会变小，在电流$I' = 0.04A$不变时（衔铁释放电流不变），根据$R_{总}=\frac{U}{I'}$，$U$变小，$R_{总}$变小，又因为$R_{0}$不变，由$R = R_{总}-R_{0}$可知$R$变小，由图丙可知，这时花棚所控制的最高湿度会下降。
如果在控制电路的电池电压$U$变小的情况下，要求花棚所控制的最高湿度不变，即$R$不变，$I'$不变，根据$R_{0}=\frac{U}{I'}-R$，$U$变小，$I'$不变，$R$不变，则可采取的措施是减小$R_{0}$的阻值。
【答案】：
（1）$45$；
（2）变小；$A$；
（3）$100$；$80$；下降；减小$R_0$的阻值。

5. 小明发现小区、商场等地下停车场入口处的地面要比临街路面高一些。经过调查了解,这是为了避免雨天路上的积水流进地下停车场而采取的措施,当积水过高时还要用沙袋将停车场入口地面垫高,小明与学习小组的同学拟设计一个自动装置解决积水进入地下停车场的问题,制订了如下项目研究内容：
【项目名称】浮体式拦水坝
【项目特点】隐藏式、自动化、节能
【项目要求】
要求一：积水即将没过上行缓坡时,蓄水池蓄水。当蓄水达到一定高度,拦水坝升起。
要求二：积水水位降低,拦水坝自动下降。当水位降至路面时,拦水坝下降至底部。
【项目设计】

(1)结构及原理：如图1甲,参照船闸的结构和原理,地下蓄水池相当于闸室。积水的路面相当于河流的上游,通过进水口下方管道连接起来构成连通器。如图1乙,当蓄水池中水面逐渐上升至$H$位置时,拦水坝刚要浮起,在这个过程中拦水坝受到的浮力变大(选填“变大”“不变”或“变小”)。如图1丙,随着水面继续升高,拦水坝慢慢升起至顶端,此时坝体与蓄水池左侧壁接触紧密,避免蓄水池中的水进入地下停车场。
(2)方案评估：同学们经过充分讨论后发现这个设计方案不能满足“项目要求”中的要求二(选填“要求一”或“要求二”),需要进一步改进。
(3)设计改进：
①如图2,参照原设计结构,增加一个排水管道,排水口与路面相平。要保证积水不能从排水管道流进蓄水池,但蓄水池中的水可以从排水管道排出。这就需要利用单向阀门来控制水流方向,单向阀门只能向一个方向开启,其结构和作用如图3所示。要满足全部项目要求,应在图2虚线框所在的位置安装图3中的A阀门(选填“A阀门”或“B阀门”)；
②通过调节拦水坝的配重,可改变排水水位的高度,以应对各种积水情况。
(4)功能升级：拦水坝升起时车辆不能通行,应在入口处设计一个报警电路。
①如图4,虚线位置为拦水坝恰好浮起时蓄水池水面高度$H$处,金属块A、B、C分别安装在蓄水池侧壁的不同高度上,随着水位的升高,都能与雨水接触较好(雨水可以导电)。其中a、b、c是连接金属块的接线柱,d、e是电磁继电器上的接线柱；
②要求：拦水坝不升起时,绿灯亮；拦水坝升起时,红灯亮同时电铃响,请你根据上述要求选择合适的接线柱,用笔画线代替导线,将电路连接完整。
（控制电路：c与e连接；工作电路：衔铁吸合时触点接红灯和电铃，常态接绿灯，导线连接示意：c→e，电磁继电器线圈另一端接电源，红灯与电铃并联后一端接零线，另一端通过衔铁触点接火线，绿灯一端接零线，另一端通过常闭触点接火线）

答案：
(1)连通器；变大
(2)要求二
(3)①A阀门
(4)②（控制电路：c与e连接；工作电路：衔铁吸合时触点接红灯和电铃，常态接绿灯，导线连接示意：c→e，电磁继电器线圈另一端接电源，红灯与电铃并联后一端接零线，另一端通过衔铁触点接火线，绿灯一端接零线，另一端通过常闭触点接火线）
（注：第
(4)问②需在图4中用笔画线连接c与e，以及对应触点，此处文字描述连接逻辑）