2024年9月6号台风“摩羯”在海南省文昌市登陆，风力达到17级以上，对我国沿海地区造成了不可估量的损失；为了更好的预防台风，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置模型，如图甲所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I-U关系的部分数据如图乙所示，R为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），电阻均不计的金属弹簧连接一个挡板，挡板上有一滑片与电阻R连接．闭合开关S；无风时，滑片在电阻R最左端，此时电流表示数为0.2A；有风时，风对挡板的作用力F方向始终水平向右，已知风力每增加1N挡板就会前进1cm，滑片始终与电阻R接触良好且无摩擦；求：

1. 2024年9月6号台风“摩羯”在海南省文昌市登陆，风力达到17级以上，对我国沿海地区造成了不可估量的损失；为了更好的预防台风，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置模型，如图甲所示，电源电压恒为16V，R₀为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I-U关系的部分数据如图乙所示，R为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），电阻均不计的金属弹簧连接一个挡板，挡板上有一滑片与电阻R连接．闭合开关S；无风时，滑片在电阻R最左端，此时电流表示数为0.2A；有风时，风对挡板的作用力F方向始终水平向右，已知风力每增加1N挡板就会前进1cm，滑片始终与电阻R接触良好且无摩擦；求：

(1) 电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为多少；

(2) 无风时R₀消耗的电功率为多少；

(3) 为保护电路，允许风对挡板施加的最大作用力为多少；

【考点】

欧姆定律及其应用; 电路的动态分析; 电功率的计算;

【答案】

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计算题困难

1. 司机酒后驾驶存在许多安全隐患。某物理兴趣小组设计了一种简易酒精浓度检测仪，其电路原理图如图甲所示。 $\text{[math]}$ 是气敏电阻，其阻值随呼气酒精浓度K变化的关系如图乙所示， $\text{[math]}$ 为滑动变阻器，检测前通过调节滑动变阻器对检测仪进行“调零”，此时电流表的示数为0.1A，调零后滑动变阻器的位置不变，电源电压为12V并且保持不变，查阅到相关资料如下表所示。求：

血液酒精浓度 $\text{[math]}$ 呼气酒精浓度 $\text{[math]}$

非酒驾 $\text{[math]}$

酒驾 $\text{[math]}$

醉驾 $\text{[math]}$

(1) 当血液酒精浓度M为88mg/100mL，气敏电阻 $\text{[math]}$ 阻值是多少；

(2) 对检测仪“调零”时， $\text{[math]}$ 接入电路的电阻阻值；

(3) 请通过计算判断：检测电流表示数为0.15A时，司机是否属于酒驾。

计算题普通

2. 测量压力大小的压力器可以由一只电压表改装而成，工作原理如图所示。其中导体M、N和它们之间金属弹簧的电阻均不计，弹簧上端和滑动变阻器． $\text{[math]}$ 滑片P固定在一起，电源电压恒为9V，已知压力F的大小与 $\text{[math]}$ 的阻值大小成正比例关系。闭合开关S，压力 $\text{[math]}$ 时，滑片P在最上端；压力 $\text{[math]}$ 时，电流表示数为0.5A，电压示数为1V；当滑片P滑至最下端时， $\text{[math]}$ 。求：

(1) 定值电阻 $\text{[math]}$ 的大小；

(2) 当滑片P滑至 $\text{[math]}$ 最下端时，电压表的示数：

(3) 若电压表量程改为0~3V，则能够测量的最大压力 $\text{[math]}$ 为多大？

计算题普通

3. 现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R₁的滑片P至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为R_MN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。求：

(1)由图乙可知，该金属圆环中钢丝的长度是多少cm?

(2)在触点N滑动过程中，R_MN的最大值是多少？

(3)如图丙所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，求电流的最大值。（计算过程中不需要说明取最大值的理由）

计算题困难