专题18 力、电转化相关综合计算-备战2021年中考物理典型专题各个击破（电学专题）（解析版）

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备战 2021 年中考物理电学典型专题各个击破
专题 18 力、电转化相关综合计算
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1．测量压力大小的压力传感器的工作原理如图所示，其中 M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导
线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器 R2的滑片 P固定在一起，电源电压恒为 12V，已知压力
F的大小与 R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关 S，压力 F0＝0时，滑片 P在最上端；压力 F1＝1N
时，电流表示数为 1A，电压示数为 3V；当滑片 P滑至最下端时，电压表示数为 7.5V。求：
（1）定值电阻 R1的大小；
（2）当压力为 F2时，滑片 P滑至最下端，求 F2的大小；
（3）压力 F的大小与电压表示数 UV之间的函数关系表达式（字母运算及表达式中不带单位）。
【解析】（1）由图可知，R1、R2串联，电压表测 R2两端电压，电流表测电路中电流，
当F1＝1N 时，电流表示数为 1A，电压示数为 3V，
因串联电路电压等于各部分电压之和，
所以 R1两端电压：U1＝U U﹣2＝12V 3V﹣＝9V，
又因为 I1＝I2＝1A，所以由欧姆定律可得 R1的阻值：
R1＝ ＝ ＝9Ω；
（2）由 I＝ 可得，当压力为 1N 时，R2连入电路的阻值：
R2＝ ＝ ＝3Ω，
所以压力 F1与R2阻值之比为：k＝ ＝ ＝ N/Ω；
当滑片 P滑至最下端时，变阻器连入电路的阻值最大，电压表示数为 7.5V，
此时电路中的电流：I'＝I2′＝I1′＝ ＝ ＝ ＝0.5A，
所以 R2的最大值：R2最大＝ ＝ ＝15Ω，
因为压力 F的大小与 R2的阻值大小成正比例关系，即：F＝kR2，
所以此时的压力：F2＝N/Ω×R2最大＝N/Ω×15Ω＝5N；
1
由F＝kR2可得：R2＝ ＝ ，
由串联电路的特点和欧姆定律可表示出电压表的示数：
U2＝IR2＝ •R2＝ ＝ ，
化简可得：F＝N。
答：（1）定值电阻 R1为9Ω；
（2）当滑片 P滑至最下端时，压力 F2为5N；
（3）压力 F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式为 F＝N。
2．如图是某电子秤的原理示意图，R1为定值电阻，托盘下方的电阻 R2为压敏电阻，其电阻大小与托盘
内所放物体质量 m大小关系图如图乙所示，已知电源电压为 6V 并保持不变。
（1）当托盘为空时，R2的电阻为　 500 　 Ω；
（2）若托盘为空时，电流表示数为 0.01A，求定值电阻 R1的阻值；
（3）若放入某个物体后，电流表的示数为 0.03A，求该物体的质量大小。
【解析】（1）当托盘为空时，物体质量为 0，由图像可知，R2的阻值为 500Ω；
（2）由 I＝ 可得，电路的总电阻：R＝ ＝ ＝600Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻 R1的阻值：R1＝R R﹣2＝600Ω500﹣Ω＝100Ω。
（3）当放入某物体后，电流表示数为 I′＝0.03A，
由I＝ 可得，此时电路的总电阻：R'＝ ＝ ＝200Ω，
则此时压敏电阻的阻值：R2'＝R' R﹣1＝200Ω100﹣Ω＝100Ω，
由图像可知，此时物体质量为 800g。
答：（1）500Ω；
（2）电阻 R1的阻值为 100Ω；
（3）该物体的质量大小为 800g。
3．某型号汽车的油量显示电路如图甲所示，其中定值电阻 R0＝20Ω，R为压敏电阻（厚度不计），位于
油箱底部，油量表是量程为 0～0.6A 的电流表改装而成的，压敏电阻的阻值随其表面受到液体的压强
2
的变化而变化，其对应关系如图乙所示。已知油箱加满汽油时压敏电阻表面受到的液体压强为
2.8×103Pa，油量表如图丙所示。（g取10N/kg）
（1）汽车行驶过程中，油箱中油量减少，油量表的指针偏转角度　变小　（选填“变大”“变小”或
“不变”）。
（2）电源电压是多少？
（3）当压敏电阻的电功率最大时，电路中的电流是多少？
（4）某辆汽车装满油后在高速公路上匀速行驶过程中，油量表的指针偏转速度　先变快后变慢　。
【解析】（1）汽车行驶过程中，油箱中油量减少，汽油的深度减小，由 p＝ρ液gh 可知，压敏电阻受
到的压强减小，
由图乙可知，压敏电阻 R的阻值变大，则电路的总电阻变大，由 I＝ 可知，电路中的电流变小，即油
量表的指针偏转角度变小；
（2）当油箱加满汽油时，压敏电阻表面受到的液体压强为 2.8×103Pa，
由图乙可知，压敏电阻的阻值 R小＝10Ω，由油量表的量程 0～0.6A 可知，此时电路中的电流 I大＝
0.6A，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压 U＝I大R总＝I大（R小+R0）＝0.6A×（10Ω+20Ω）＝18V；
（3）当压敏电阻的阻值为 R时，电路中的电流：I＝ ＝ ，
则压敏电阻的电功率：PR＝I2R＝（ ）2R＝ ＝ ＝
＝ ，
当R＝R0＝20Ω时，压敏电阻的电功率最大，
此时电路中的电流：I＝ ＝ ＝ ＝0.45A；
（4）某辆汽车装满油后在高速公路上匀速行驶过程中，相同时间内消耗汽油的体积相等，油箱内汽油
深度减少量相等，
由p＝ρ液gh 可知，相同时间内压敏电阻受到压强的减少量相等，
由图乙可知，压敏电阻表面受到的液体压强分别为 2.8×103Pa、2.1×103Pa、1.4×103Pa、0.7×103Pa、0Pa
时，
3
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