【解答】解:(1)由图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流;
若湿敏电阻R的阻值最大为120Ω,此时电路中的电流最小, 则此时最大总电阻:R总=R0+R最大=30Ω+120Ω=150Ω, 所以最小电流为I最小=
=
=0.08A=80mA;
此时湿敏电阻R两端的电压:UR=I最小R最大=0.08A×120Ω=9.6V>9V,
由于电压表量程为0~9V,则电流为80mA时湿敏电阻R两端的电压会超过电压表的量程,所以电路中的最小电流不能为80mA;
根据串联电路的分压原理可知,湿敏电阻R的阻值越大,其两端的电压也越大,由于电压表量程为0~9V,则湿敏电阻R两端的电压最大为9V时,此时湿敏电阻R的阻值最大,电路中的电流最小;
则根据串联电路总电压等于各电阻两端的电压之和可知,R0两端的电压: U0最小=U﹣UR最大=12V﹣9V=3V, 则R0的最小电功率:P0最小=
=
=0.3W;
(2)由于电流表的量程为0~200mA,则电路中的最大电流I最大=200mA=0.2A, 所以电路消耗的总功率最大值为P最大=UI最大=12V×0.2A=2.4W; (3)湿敏电阻R两端的电压最大为9V,电路中的电流:I最小=根据欧姆定律可知,R的最大电阻为: R最大=
=
=90Ω;
=
=0.1A,
由图乙可知能监测湿度的最大值为80%。 故答案为:0.3;2.4;80%。
三、解答题(共12小题,合计50分;其中第24、25题写出依据的主要公式或变形公式,要有数据代入和运算结果)
24.(2分)如图所示,一个小球从高处下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧向下做减速运动,忽略空气阻力,画出小球所受的重力G和弹力f。
【解答】解:忽略空气阻力,小球从高处下落到竖直放置的弹簧上并压缩弹簧向下做减速运动,此时小球共受到重力和弹力两个力的作用,过小球重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,用G和F表示,且G<F,如图所示:
25.(2分)如图所示,请画出入射光线通过透镜后的射出光线。
【解答】解:根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点、过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变作出对应的折射光线,如图所示:
26.(2分)在图虚线框中填入电池和电压表的符号,使电路成为串联电路。
【解答】解:由于电压表相当于断路,所以中间的方框不能是电压表,故中间方框应为电池,左边的方框为电压表,且是串联电路(两灯泡串联),如下图所示:
27.(2分)请按要求作图:如图所示,标出通电螺线管的磁感线方向和静止在磁场中的小磁针的N极。
【解答】解:由图可知,电流从螺线管的左端流入、右端流出,根据安培定则可知,此时螺线管的右端为N极,左端为S极;在磁体外部,磁感线是从N极出来回到S极的,由磁极间的相互作用规律可知小磁针的右端为N极,如图所示:
28.(6分)两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具,倍受年轻人的喜爱(如图所示)。下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数。
整车质量 锂电池电压 锂电池容量
20kg 48V 12A?h
电动车额定电压 电动机额定功率 48V 350W (1)若骑车人的质量为40kg,轮胎与地面的总接触面积为0.01m2,求地面受到的压强(g取10N/kg)
(2)小斌吃过晚饭后骑着它用36min在方塔东街绕了两圈,已知每圈1500m,求平均速度为多少km/h?
(3)锂电池充足电后,电动车在平直的公路上匀速行驶,受到的平均阻力为96N,最多能连续行驶18km,求电动车工作的效率。
【解答】解:(1)平衡电动车对地面的压力: F=G总=(m车+m人)g=(20kg+40kg)×10N/kg=600N, 地面受到的压强: p==
=6×104Pa;
(2)小斌骑平衡电动车的路程s=1500m×2=3000km=3km,骑行的时间t=36min=0.6h, 则平均速度: v==
=5km/h;
(3)锂电池充足一次电储存的电能: W电=UIt=48V×12A×3600s=2.0736×106J,
因电动车在平直的公路上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
则牵引力F=f=96N, 牵引力做的功:
W=Fs=96N×18×103m=1.728×106J, 电动车工作的效率:
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