《2025年同步练习册分层检测卷九年级物理全一册人教版》

20. 公路部门往往通过地磅检测汽车载重情况。图甲是跨学科学习团队设计的可视化地磅的电路原理图，主要由踏板(重力不计)、压力传感器 R、显示承重的仪表(实质为电流表，量程 0~0.6 A)等组成，R 的阻值与所受压力 F 大小关系如图乙所示。电源电压为 12 V，定值电阻 R₀ 的阻值为 5 Ω。
(1)当 R 的阻值为 35 Ω 时，求电路的电流。
(2)当通过电路的电流为 0.4 A 时，求地磅的测量值。
(3)为了增加地磅的最大测量值，请你写出一种可行的方案，并列出关系式进行说明。

答案： 1. （1）
解：由图甲可知，$R$与$R_{0}$串联，根据串联电路电阻的特点$R_{总}=R + R_{0}$，当$R = 35\Omega$，$R_{0}=5\Omega$时，$R_{总}=35\Omega + 5\Omega=40\Omega$。
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$（这里$U = 12V$，$R = R_{总}$），则电路中的电流$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{12V}{40\Omega}=0.3A$。
2. （2）
解：当$I' = 0.4A$时，根据$I=\frac{U}{R}$可得$R_{总}'=\frac{U}{I'}$，把$U = 12V$，$I' = 0.4A$代入得$R_{总}'=\frac{12V}{0.4A}=30\Omega$。
因为$R_{总}'=R'+R_{0}$，所以$R'=R_{总}'-R_{0}$，把$R_{总}' = 30\Omega$，$R_{0}=5\Omega$代入得$R'=30\Omega - 5\Omega = 25\Omega$。
由图乙可知，当$R = 25\Omega$时，$F = 2×10^{4}N$。
3. （3）
解：方案：增大$R_{0}$的阻值。
说明：由$I=\frac{U}{R + R_{0}}$得$R=\frac{U}{I}-R_{0}$，当电流表满偏$I = 0.6A$时，$R=\frac{12V}{0.6A}-R_{0}=20 - R_{0}$，$R_{0}$越大，$R$越小，由图乙知$R$越小，$F$越大，即地磅的最大测量值越大。
综上，（1）电路的电流为$0.3A$；（2）地磅的测量值为$2×10^{4}N$；（3）增大$R_{0}$的阻值，关系式$R=\frac{U}{I}-R_{0}$（$I = 0.6A$），$R_{0}$越大，$R$越小，$F$越大。

21. 如图所示的电路中，电源两端电压 U = 9 V，R₁、R₂、R₃ 均为定值电阻，其中 R₂ = 45 Ω，R₃ = 30 Ω。
(1)当闭合开关 S 和 S₁，断开开关 S₂ 时，求 R₃ 两端的电压 U₃。
(2)当开关 S、S₁ 和 S₂ 均闭合时，求电流表的示数 I。
(3)当闭合开关 S，断开开关 S₁ 和 S₂ 时，电压表示数为 6 V，求 R₁ 消耗的电功率 P。

答案： 1. （1）
当闭合开关$S$和$S_{1}$，断开开关$S_{2}$时：
此时$R_{2}$断路，$R_{1}$被短路，电路为$R_{3}$的简单电路。
根据$U = U_{3}$（电源电压全部加在$R_{3}$两端），已知$U = 9V$，所以$U_{3}=9V$。
2. （2）
当开关$S$、$S_{1}$和$S_{2}$均闭合时：
$R_{1}$被短路，$R_{2}$与$R_{3}$并联。
根据并联电路电压特点$U = U_{2}=U_{3}=9V$。
由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得$I_{2}=\frac{U}{R_{2}}=\frac{9V}{45\Omega}=0.2A$，$I_{3}=\frac{U}{R_{3}}=\frac{9V}{30\Omega}=0.3A$。
根据并联电路电流特点$I = I_{2}+I_{3}$，则$I = 0.2A + 0.3A=0.5A$。
3. （3）
当闭合开关$S$，断开开关$S_{1}$和$S_{2}$时：
$R_{1}$与$R_{3}$串联，电压表测$R_{3}$两端电压$U_{3}' = 6V$。
根据串联电路电压特点$U_{1}=U - U_{3}'$，$U = 9V$，所以$U_{1}=9V - 6V = 3V$。
由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得电路中的电流$I'=\frac{U_{3}'}{R_{3}}=\frac{6V}{30\Omega}=0.2A$（串联电路电流处处相等）。
根据$P = UI$，$R_{1}$消耗的电功率$P = U_{1}I'=3V×0.2A = 0.6W$。
综上，答案依次为：（1）$9V$；（2）$0.5A$；（3）$0.6W$。