小明将该光敏电阻R电流表.ppt

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1、中考物理专题探究中考物理专题探究第十二讲第十二讲 应用计算（二）应用计算（二）主主 讲讲 薛钰康薛钰康单单 位位 苏州工业园区星海实验学校苏州工业园区星海实验学校问题一：具体实际的物理问题是复杂、问题一：具体实际的物理问题是复杂、多样的，物理学家是如何进行研究的呢多样的，物理学家是如何进行研究的呢？我们说，物理学家经常通过建构模型？我们说，物理学家经常通过建构模型来进行解答的。请看专题四来进行解答的。请看专题四 四、物理问题的模型建构四、物理问题的模型建构 模型建构是物理学研究的基本方法，如光线、杠杆、电路图等模型建构是物理学研究的基本方法，如光线、杠杆、电路图等都是一种模型。初中物理计算中建

2、构模型的本质是正确分析清题意，都是一种模型。初中物理计算中建构模型的本质是正确分析清题意，将题目反映的物理状态或过程与我们头脑中已有知识体系中相应的将题目反映的物理状态或过程与我们头脑中已有知识体系中相应的物理模型建立对应，从而运用该模型相关的物理规律进行问题的解物理模型建立对应，从而运用该模型相关的物理规律进行问题的解答。答。例例1 1：（：（0707无锡）无锡）如图甲是小明设计的一种如图甲是小明设计的一种测定风力的装置，它可以根据电压表的读数测定风力的装置，它可以根据电压表的读数反映风力大小，该装置的迎风板与一轻弹簧反映风力大小，该装置的迎风板与一轻弹簧的一端相接，穿在光滑的金属杆上，弹簧

3、是的一端相接，穿在光滑的金属杆上，弹簧是用绝缘材料制成的，原长为用绝缘材料制成的，原长为0.50.5m m，受到压力受到压力后会缩短，其缩短的长度后会缩短，其缩短的长度L L与它所受的压与它所受的压力力F F的关系如图乙所示。迎风板面积为的关系如图乙所示。迎风板面积为0.50.5m m2 2，工作时总是正对着风吹来的方向电路中工作时总是正对着风吹来的方向电路中左端导线与金属杆左端导线与金属杆M M端相连，右端导线接在端相连，右端导线接在N N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好金属杆粗细均匀，有一定的电杆接触良好金属杆粗细均匀，有一定的电阻，每

4、阻，每1010cmcm长的金属杆其电阻为长的金属杆其电阻为0.10.1电电路中电阻路中电阻R R1 1的阻值为的阻值为1.51.5，电源电压为电源电压为9 9V V。（1 1）合合上上开开关关S S，没没有有风风吹吹时时，弹弹簧簧处处于于原原长长此此时时电电压压表表的的示示数数是是多多少？少？（2 2）由由于于风风力力的的作作用用，迎迎风风板板向向左左压压缩缩弹弹簧簧，从从而而使使电电压压表表读读数数为为7.57.5V V，此时作用在迎风板上的风力多大？此时作用在迎风板上的风力多大？（3 3）若风速为）若风速为2020m/sm/s，那么每分钟内有多少千克的空气冲击迎风板？那么每分钟内有多少千克

5、的空气冲击迎风板？（空气空气=1.3=1.3kg/mkg/m3 3）正确的解题分析过程：正确的解题分析过程：审题：（注意题上划线部分）审题：（注意题上划线部分）例例1 1：（：（0707无锡）无锡）如图甲是小明设计的一种测定风力的装置，它可以如图甲是小明设计的一种测定风力的装置，它可以根据电压表的读数反映风力大小，该装置的迎风板与一轻弹簧的一端根据电压表的读数反映风力大小，该装置的迎风板与一轻弹簧的一端相接，穿在光滑的金属杆上，弹簧是用绝缘材料制成的，原长为相接，穿在光滑的金属杆上，弹簧是用绝缘材料制成的，原长为0.50.5m m，受到压力后会缩短，其缩短的长度受到压力后会缩短，其缩短的长度L

6、 L与它所受的压力与它所受的压力F F的关系如图的关系如图乙所示。迎风板面积为乙所示。迎风板面积为0.50.5m m2 2，工作时总是正对着风吹来的方向电路工作时总是正对着风吹来的方向电路中左端导线与金属杆中左端导线与金属杆M M端相连，右端导线接在端相连，右端导线接在N N点并可随迎风板在金属点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好金属杆粗细均匀，有一定的电阻，杆上滑动，且与金属杆接触良好金属杆粗细均匀，有一定的电阻，每每1010cmcm长的金属杆其电阻为长的金属杆其电阻为0.10.1电路中电阻电路中电阻R R1 1的阻值为的阻值为1.51.5，电电源电压为源电压为9 9V V。（1

7、 1）合合上上开开关关S S，没没有有风风吹吹时时，弹弹簧簧处处于于原原长长此此时时电电压压表表的的示示数数是是多多少？少？（2 2）由由于于风风力力的的作作用用，迎迎风风板板向向左左压压缩缩弹弹簧簧，从从而而使使电电压压表表读读数数为为7.57.5V V，此时作用在迎风板上的风力多大？此时作用在迎风板上的风力多大？（3 3）若风速为）若风速为2020m/sm/s，那么每分钟内有多少千克的空气冲击迎风板？那么每分钟内有多少千克的空气冲击迎风板？（空气空气=1.3=1.3kg/mkg/m3 3）本题首先是一个弹簧模型和滑动变阻器模型结合的本题首先是一个弹簧模型和滑动变阻器模型结合的问题，其电路图

8、为：问题，其电路图为：第（第（1 1）（）（2 2）问）问弹簧模型的力与压缩量之间的关系用图像表示出来弹簧模型的力与压缩量之间的关系用图像表示出来了，是正比例关系；其次金属杆部分实质是滑动变了，是正比例关系；其次金属杆部分实质是滑动变阻器，其长度的变化影响电阻的变化，这样就把风阻器，其长度的变化影响电阻的变化，这样就把风的压力的变化转变成电路中电流的变化，然后通过的压力的变化转变成电路中电流的变化，然后通过定值电阻上电压的变化所反映出来，因此该题的实定值电阻上电压的变化所反映出来，因此该题的实质是一个串联电路的计算问题。质是一个串联电路的计算问题。第（第（3 3）问）问 空气冲击迎风板的本质是

9、一个空气柱体模型，如图空气冲击迎风板的本质是一个空气柱体模型，如图以板面为底、一分钟空气流过的距离为高的空气柱以板面为底、一分钟空气流过的距离为高的空气柱的质量即是每分钟撞击迎风板的空气量。的质量即是每分钟撞击迎风板的空气量。解题过程思路分析：思路分析：例例2 2：（：（0808常州）常州）“5 51212”坟川大地震发生后，常州常发集团向灾区人坟川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程民捐赠一批柴油发电机这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发电机说明书的部直喷式柴油机为动力系统，带动发电

10、机发电，该柴油发电机说明书的部分内容如表所示现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供分内容如表所示现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示发电机到安置区的距离是电，如图所示发电机到安置区的距离是400400m,m,输电线路中的火线和零线输电线路中的火线和零线均为均为GBCZ60GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.52.51010-4-4m.m.安置区家用电器的总功率为安置区家用电器的总功率为4444kW,kW,当这些家用电器都正常工作时，求：当这些家用电器都正常工作时，求：(1)(1)输电线路中的电流多大？输电线路

11、中的电流多大？(2)(2)输电线路损失的电功率多大？输电线路损失的电功率多大？(3)(3)发电机实际输出电压多大？发电机实际输出电压多大？(4)(4)该柴油发电机工作过程中，该柴油发电机工作过程中，每小时消耗每小时消耗1818kgkg柴油，柴油完全柴油，柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输燃烧产生的内能转化为发电机输出电能出电能的效率是多少？（柴油热值是的效率是多少？（柴油热值是3.33.310107 7J/kg)J/kg)学生的错误：学生的错误：（1 1）输电线路中的电流：）输电线路中的电流：（2 2）输电线路损失的电功率：输电线路损失的电功率：（3 3）发电机实际输出电压：）发电机实际输出

12、电压：点评：点评：输电问题是学生很不易清楚而出错的，主要是同学们缺乏输电线路模型。输电问题是学生很不易清楚而出错的，主要是同学们缺乏输电线路模型。正确的解题分析过程：正确的解题分析过程：审题：（注意题上划线部分）审题：（注意题上划线部分）例例2 2：（：（0808常州）常州）“5 51212”坟川大地震发生后，常州常发集团向灾区人坟川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程民捐赠一批柴油发电机这种柴油发电机的工作原理为：以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发电机说明书的部直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发

13、电机说明书的部分内容如表所示现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供分内容如表所示现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如图所示发电机到安置区的距离是电，如图所示发电机到安置区的距离是400400m,m,输电线路中的火线和零线输电线路中的火线和零线均为均为GBCZ60GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.52.51010-4-4m.m.安置区家用电器的总功率为安置区家用电器的总功率为4444kW,kW,当这些家用电器都正常工作时，求：当这些家用电器都正常工作时，求：(1)(1)输电线路中的电流多大？输电线路中的电流多大？(

14、2)(2)输电线路损失的电功率多大？输电线路损失的电功率多大？(3)(3)发电机实际输出电压多大？发电机实际输出电压多大？(4)(4)该柴油发电机工作过程中，每小时消耗该柴油发电机工作过程中，每小时消耗1818kgkg柴油，柴油完全燃烧产柴油，柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少？（柴油热值是生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少？（柴油热值是3.3 3.3 10107 7J/kg)J/kg)思路分析：思路分析：首先首先建构物理模型，建构物理模型，实际输电实际输电模型如右图所示，我们将用户模型如右图所示，我们将用户与输电导线电阻之间的关系可与输电导线电阻之间的关系可看作串联

15、，安置区用户看作一看作串联，安置区用户看作一个用电器，这是一个最基础的个用电器，这是一个最基础的串联电路串联电路,相信同学们能自行相信同学们能自行求解了。求解了。解题过程 模模型型的的建建构构是是物物理理学学常常用用的的方方法法，正正确确建建构构能能很很快快抓抓住住问问题题的的本本质质、并并将将其其图图形形形形象象化化，能能迅迅速速找找到到解解决决问问题题的的方方法法，做做到到事事半半功倍。这是典型的功倍。这是典型的“将复杂问题简单化将复杂问题简单化”的物理化思维。的物理化思维。归纳归纳五、物理计算中的表格与图像五、物理计算中的表格与图像 例例1 1：（0808镇镇江江）有有一一种种半半导导体

16、体材材料料的的电电阻阻值值随随着着光光照照射射强强度度的的变变化化而而明明显显改改变变，用用这这种种材材料料制制作作的的电电阻阻称称为为光光敏敏电电阻阻物物理理学学上上用用“光光强强”这这个个物物理理量量来来表表示示光光强强弱弱的的程程度度，符符号号为为E E，国国际际单单位位为为坎坎德德拉拉(cdcd)，某光敏电阻的阻值某光敏电阻的阻值R R与光强与光强E E之间的一组实验数据如下表所示：之间的一组实验数据如下表所示：问问题题二二：那那么么物物理理图图像像与与表表格格数数据据又又是是如如何何反反映映物物理理规规律的呢？律的呢？(1)(1)分分析析上上表表数数据据，根根据据光光敏敏电电阻阻的的

17、阻阻值值R R随随光光强强E E变变化化的的规规律律，填填写写表表格格空空格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值R R随光强随光强E E变化的关系式为变化的关系式为R R=(2)(2)小小明明将将该该光光敏敏电电阻阻R R、电电流流表表(量量程程为为0 00.60.6A)A)、电电压压表表(量量程程为为0 03 3V)V)、开开关关、滑滑动动变变阻阻器器R R0 0(最最大大阻阻值值为为5050)和和电电压压恒恒为为6 6V V的的电电源源组组成成如如图图所所示示的的电电路路，闭闭合合开开关关，调调节节滑滑动动变变阻阻器器使使电电流流表表的的示示数数为为0 0.4

18、 4A A时时，电电压压表表的的示示数数为为2 2.4.4V V，此时，光敏电阻所在处的光强为多大此时，光敏电阻所在处的光强为多大?(4)(4)若用该光敏电阻制作成如图所示的电磁继电器若用该光敏电阻制作成如图所示的电磁继电器来控制路灯来控制路灯L L，要求当光照减弱到一定光强时，电要求当光照减弱到一定光强时，电磁继电器能接通路灯磁继电器能接通路灯L L，则路灯则路灯L L所在电路的所在电路的M、N触点应安装在衔铁的触点应安装在衔铁的 (上方下方上方下方)(3)(3)在在上上述述电电路路中中，随随着着电电阻阻的的变变化化，电电流流可可能能会会超超过过电电流流表表的的量量程程，滑滑动动变变阻阻器器

19、两两端端的的电电压压可可能能会会超超过过电电压压表表的的量量程程若若光光敏敏电电阻阻处处的的光光强强在在2.0 2.0 cdcd至至4.54.5cdcd范范围围内内，为为保保证证不不超超过过电电表表量量程程，求求出出滑滑动动变变阻阻器器允允许许连连入入电电路路的的阻值范围阻值范围解析：解析：半导体器件的问题也是近几年各地中考命半导体器件的问题也是近几年各地中考命题经常出现，半导体材料的伏安特性一般是非线题经常出现，半导体材料的伏安特性一般是非线性关系，可能有些半导体局部有线性关系，所以性关系，可能有些半导体局部有线性关系，所以其物理量的关系往往用表格或图像呈现。其物理量的关系往往用表格或图像呈

20、现。正确的解题分析过程：正确的解题分析过程：审题：（注意题上划线部分）审题：（注意题上划线部分）(1)(1)分分析析上上表表数数据据，根根据据光光敏敏电电阻阻的的阻阻值值R R随随光光强强E E变变化化的的规规律律，填填写写表表格格空空格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值R R随光强随光强E E变化的关系式为变化的关系式为R R=(2)(2)小小明明将将该该光光敏敏电电阻阻R R、电电流流表表(量量程程为为0 00.60.6A)A)、电电压压表表(量量程程为为0 03 3V)V)、开开关关、滑滑动动变变阻阻器器R0(最最大大阻阻值值为为5050)和和电电压压恒恒

21、为为6 6V V的的电电源源组组成成如如图图所所示示的的电电路路，闭闭合合开开关关，调调节节滑滑动动变变阻阻器器使使电电流流表表的的示示数数为为0 0.4 4A A时时，电电压压表的示数为表的示数为2 2.4.4V V，此时，光敏电阻所在处的光强为多大此时，光敏电阻所在处的光强为多大?(4)(4)若用该光敏电阻制作成如图所示的电磁继电器来控制路灯若用该光敏电阻制作成如图所示的电磁继电器来控制路灯L L，要求当光照要求当光照减弱到一定光强时，电磁继电器能接通路灯减弱到一定光强时，电磁继电器能接通路灯L L，则路灯则路灯L L所在电路所在电路的的M、N触触点应安装在衔铁的点应安装在衔铁的 (上方下

22、方上方下方)(3)(3)在在上上述述电电路路中中，随随着着电电阻阻的的变变化化，电电流流可可能能会会超超过过电电流流表表的的量量程程，滑滑动动变变阻阻器器两两端端的的电电压压可可能能会会超超过过电电压压表表的的量量程程若若光光敏敏电电阻阻处处的的光光强强在在2.0 2.0 cdcd至至4.54.5cdcd范范围围内内，为为保保证证不不超超过过电电表表量量程程，求求出出滑滑动动变变阻阻器器允允许许连连入入电电路路的的阻值范围阻值范围（1 1）观察表格数据可以看出光强与光敏电阻有线性关系，运用数学知识，观察表格数据可以看出光强与光敏电阻有线性关系，运用数学知识，本题为本题为，运用待定系数法即可找出

23、其表达式。，运用待定系数法即可找出其表达式。（2 2）光敏电阻与滑动变阻器串联，如图，运用光敏电阻与滑动变阻器串联，如图，运用串联规律和欧姆定律可以求出此时光敏电阻的串联规律和欧姆定律可以求出此时光敏电阻的值，从表格中找出对应的光照强度。值，从表格中找出对应的光照强度。思路分析：思路分析：（3 3）初中电学中的范围问题，要注意由于电路中电阻变化引起电流表与初中电学中的范围问题，要注意由于电路中电阻变化引起电流表与电压表的示数变化趋势，特别是它们的变化趋势相反的情形，要抓住端电压表的示数变化趋势，特别是它们的变化趋势相反的情形，要抓住端值条件进行求解，找出均安全的阻值范围。值条件进行求解，找出均

24、安全的阻值范围。本题光强下限端值本题光强下限端值E=2.0 E=2.0 cdcd时，光敏电阻的阻值为时，光敏电阻的阻值为1818，电源电压电源电压6 6V V，电流表不可能超量程，但要电压电流表不可能超量程，但要电压表不超量程，滑动变阻器接入电阻有限制，求出电压表不超量程，滑动变阻器接入电阻有限制，求出电压表为表为3 3V V时的滑动变阻器接入电阻；时的滑动变阻器接入电阻；本题光强上限端值本题光强上限端值E=4.5 cd时，光敏电阻的阻值为时，光敏电阻的阻值为8 8，电源电压电源电压6 6V V，因此，要针对电流表不超量程为因此，要针对电流表不超量程为0.60.6A A和电压表不超量程为和电压

25、表不超量程为3 3V V，分别求出滑动变阻器接分别求出滑动变阻器接入电阻。结合上面计算，确定均安全的阻值范围。入电阻。结合上面计算，确定均安全的阻值范围。友情提示：友情提示：同学们在处理此类问题时往往会想当然，同学们在处理此类问题时往往会想当然，总以为滑动变阻器总是能调置最大的而不加判断认为总以为滑动变阻器总是能调置最大的而不加判断认为上限就是最大阻值，或者也有同学认为最小就是上限就是最大阻值，或者也有同学认为最小就是0 0，这，这种想当然要不得。种想当然要不得。（4 4）光照减弱，光敏电阻阻值变大，电路中电流变小，电磁铁磁性变弱，）光照减弱，光敏电阻阻值变大，电路中电流变小，电磁铁磁性变弱，

26、弱到一定程度时衔铁在弹簧作用下向上弹起，要使路灯工作，此时应使弱到一定程度时衔铁在弹簧作用下向上弹起，要使路灯工作，此时应使路灯电路开关闭合形成通路，因此要用上两个触点开关。路灯电路开关闭合形成通路，因此要用上两个触点开关。解题过程例例2 2：（0808南南通通）图图甲甲和和图图乙乙是是利利用用热热敏敏电电阻阻来来测测量量温温度度的的原原理理图图电电源电压均为源电压均为2020V V且保持不变，定值电阻且保持不变，定值电阻R R0 0的阻值为的阻值为3030则：则：(1)(1)图图甲甲中中电电流流表表的的示示数数为为0.30.3A A时时，热热敏敏电电阻阻两两端端的的电电压压和和消消耗耗的的功

27、功率率分别是多少？分别是多少？(2)(2)图乙中电压表的量程为图乙中电压表的量程为0 01515V V，热敏电阻热敏电阻R R的阻值随温度的变化关系的阻值随温度的变化关系如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度。如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度。正确的解题分析过程：正确的解题分析过程：审题：（注意题上划线部分）审题：（注意题上划线部分）例例2 2：（0808南南通通）图图甲甲和和图图乙乙是是利利用用热热敏敏电电阻阻来来测测量量温温度度的的原原理理图图电电源电压均为源电压均为2020V V且保持不变，定值电阻且保持不变，定值电阻R R0 0的阻值为的阻值为3030则：则：(1)(1)图图甲甲

28、中中电电流流表表的的示示数数为为0.30.3A A时时，热热敏敏电电阻阻两两端端的的电电压压和和消消耗耗的的功功率率分别是多少？分别是多少？(2)(2)图乙中电压表的量程为图乙中电压表的量程为0 01515V V，热敏电阻热敏电阻R R的阻值随温度的变化关系的阻值随温度的变化关系如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度。如图丙所示，试求此电路能测量的最高温度。（2 2）从图像中反映温度越高热敏电阻阻从图像中反映温度越高热敏电阻阻值越小，由电路图可知，电路中电流越大，值越小，由电路图可知，电路中电流越大，电压表示数越大，但电压表的量程是电压表示数越大，但电压表的量程是0 01515V V，最大允许

29、达最大允许达1515V V，此时，即为电路此时，即为电路测量的上限温度。测量的上限温度。思路分析：思路分析：（1 1）本题条件如图，是较简明的串联电路的本题条件如图，是较简明的串联电路的计算。计算。解题过程解题过程 图图像像的的优优点点能能表表述述出出两两个个物物理理量量间间连连续续变变化化的的规规律律，但但如如果果一一定定要要找找出出该该规规律律的的数数学学表表达达式式则则也也是是个个难难点点有有时时我我们们为为了了清清楚楚表表格格数数据据的的连连续续变化关系，也可以画出其变化图像。变化关系，也可以画出其变化图像。点点评评：表表格格与与图图像像分分别别是是物物理理学学三三大大表表述述方方法法

30、之之一一。数数据据表表格格的的优优点点是是能能清清晰晰和和具具体体的的反反映映相相关关物物理理量量的的几几组组确确定定数数据据间间对对应应关关系系，但但缺缺点点是是它它是是反反映映的的有有限限的的几几组组数数据据，两两物物理理量量的的一一般般关关系系要要我我们们从从数数据据变变化化规规律律中中找找寻寻，这这是是表表格格数数据据处处理理的的一一个个难难点点而而图图像像则则是是既既能能表表述述线线性性的的物物理理规规律律，如如图图甲甲的的电电阻阻性性元元件件的的伏伏安特性关系：安特性关系：总总之之，我我们们要要会会正正确确读读图图、识识图图，从从图图像像上上获获取取有有效效信信息息（或或说说是是物

31、物理理已已知知条条件件）来来解解答答相相关关问问题题。表表格格与与图图像像分分析析是是实实验验归归纳纳法法所所必必备备的物理分析法，而归纳法是物理学得以发展的最重要的方法。的物理分析法，而归纳法是物理学得以发展的最重要的方法。也能表述非线性的物理规律，如图乙、丙也能表述非线性的物理规律，如图乙、丙等半导体元件的伏安特性关系：等半导体元件的伏安特性关系：问题三：能量法是物理学的两条主线之一，能源危机催生能量效问题三：能量法是物理学的两条主线之一，能源危机催生能量效率的问题，能流图能很好直观反映能量的转化与转移的方法。率的问题，能流图能很好直观反映能量的转化与转移的方法。六、能量转化与效率六、能量

32、转化与效率 (2)(2)普普通通汽汽车车排排出出的的高高温温尾尾气气会会污污染染空空气气，为为弘弘扬扬“绿绿色色奥奥运运”，20082008奥奥运运期期间间，北北京京将将使使用用以以蓄蓄电电池池为为驱驱动动能能源源的的环环保保汽汽车车某某环环保保汽汽车车在在匀匀速速行行驶驶时时，驱驱动动电电机机的的输输入入电电流流为为5050A A，电电压压为为300300V V，则则该该驱驱动动电电机机的输入功率为多少的输入功率为多少?例例1 1（0808无无锡锡）汽汽车车已已经经成成为为现现代代生生活活中中不不可可缺缺少少的的一一部部分分，环环保保、节能、安全是汽车研发和使用时必须关注的问题节能、安全是汽

33、车研发和使用时必须关注的问题(1)(1)普通汽车行驶时，发动机将燃料燃普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能变为机械能如图是某型烧产生的内能变为机械能如图是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，请号的普通汽车发动机的能量流向图，请依据图中提供的信息，计算该汽车发动依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率为提高该类汽车发动机的效机的效率为提高该类汽车发动机的效率，请提出一种合理的设想率，请提出一种合理的设想正确的解题分析过程：正确的解题分析过程：审题：（注意题上划线部分）审题：（注意题上划线部分）(2)(2)普普通通汽汽车车排排出出的的高高温温尾尾气气会会污污染染空空气气，为为弘弘扬扬“绿绿

34、色色奥奥运运”，20082008奥奥运运期期间间，北北京京将将使使用用以以蓄蓄电电池池为为驱驱动动能能源源的的环环保保汽汽车车某某环环保保汽汽车车在在匀匀速速行行驶驶时时，驱驱动动电电机机的的输输入入电电流流为为5050A A，电电压压为为300300V V，则则该该驱驱动动电电机机的输入功率为多少的输入功率为多少?例例1 1（0808无无锡锡）汽汽车车已已经经成成为为现现代代生生活活中中不不可可缺缺少少的的一一部部分分，环环保保、节能、安全是汽车研发和使用时必须关注的问题节能、安全是汽车研发和使用时必须关注的问题(1)(1)普通汽车行驶时，发动机将燃料燃普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的

35、内能变为机械能如图是某型烧产生的内能变为机械能如图是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，请号的普通汽车发动机的能量流向图，请依据图中提供的信息，计算该汽车发动依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率为提高该类汽车发动机的效机的效率为提高该类汽车发动机的效率，请提出一种合理的设想率，请提出一种合理的设想（1 1）注意问题是求效率，不要将效率与功率相混。注意问题是求效率，不要将效率与功率相混。根据效率的概念可知：根据效率的概念可知：，由能流图可知，由能流图可知和和 ，即能求解。，即能求解。要要提提高高效效率率，则则要要减减少少浪浪费费的的能能量量，则则应应该该从从热热机机的的能能量量损损失失的的

36、途径进行思考。途径进行思考。即能解答。即能解答。（2 2）正确认识，正确认识，思路分析：思路分析：解题过程例例2 2：（：（0808武汉）武汉等地生产的混合动力汽车将服务北京奥运。混武汉）武汉等地生产的混合动力汽车将服务北京奥运。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机

37、和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。（1 1）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点。）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点。电压电压/v v300300功率功率/w w3030容量容量/AhAh100100质量质量/kgkg320320（2 2）下下表表是是某某台台混混合合动动力力汽汽车车所所用用的的镍镍氢氢蓄蓄电电池池组组的的部部分分参参数数（其其中中容容量量即即为为电电荷荷量量），试求该蓄电池组最多可储存多少电能。试求该蓄电池组最多可储存多少电能。（3 3）测测试试人人员员驾驾驶驶该该车车在在平平直

38、直公公路路上上匀匀速速行行驶驶0.50.5h h，观观察察仪仪表表盘盘，发发现现这这段段时时间间内内汽汽车车内内燃燃机机消消耗耗燃燃油油 4.4754.475kgkg，车车速速为为5050km/hkm/h，蓄蓄电电池池组组储储存存的的电电能能由由最最大大值值的的60%60%增增加加到到80%80%。从从汽汽车车使使用用技技术术手手册册中中，测测试试人人员员发发现现该该车车使使用用的的燃燃油油的的热热值值为为4.04.010107 7J/kgJ/kg，汽汽车车行行驶驶时时所所受受阻阻力力f f和和车车速速v v的的关关系系如如图图所所示示。试试计计算算该该汽汽车车内内燃燃机机的的效效率率（不不计

39、计内内燃燃机机外外机机械械传传动动及及充充电电过程中的能量损失）。过程中的能量损失）。学生的困惑学生的困惑1 1：学生首先感到困难的是不了解这种新式汽车，缺乏学生首先感到困难的是不了解这种新式汽车，缺乏感知，因此不知从何开始比较优点。感知，因此不知从何开始比较优点。老师的解惑老师的解惑1 1：学生在读题时必须将阅读到的内容与自己已有的知学生在读题时必须将阅读到的内容与自己已有的知识建立联系，该内容可与我们学习的热机相联系，对比普通汽车即可。识建立联系，该内容可与我们学习的热机相联系，对比普通汽车即可。学生的困惑学生的困惑2 2：“蓄电池组最多可储存电能蓄电池组最多可储存电能”没有公式可以直接求

40、没有公式可以直接求？老师的解惑老师的解惑2 2：关键是对关键是对“容量容量”不理解。实际上该镍氢蓄电池组不理解。实际上该镍氢蓄电池组容量容量100100AhAh的含义：以的含义：以300300V V电压，电压，100100A A的电流向外供电能持续的电流向外供电能持续1 1h h电流做电流做的功即为它储存的电能量。则转化成电功的计算，问题即解。的功即为它储存的电能量。则转化成电功的计算，问题即解。学生的困惑学生的困惑3 3：哪个是有用能量，哪个是浪费的能量？怎样分析？哪个是有用能量，哪个是浪费的能量？怎样分析？老师的解惑老师的解惑3 3：在能量转化的问题里正确判断：输出有用的能量即在能量转化的

41、问题里正确判断：输出有用的能量即为为W W有用、输入的总能量即为、输入的总能量即为W W总。用能流图分析清楚就可以得到。用能流图分析清楚就可以得到 。正确的解题分析过程：正确的解题分析过程：审题：（注意题上划线部分）审题：（注意题上划线部分）例例2 2：（：（0808武汉）武汉等地生产的混合动力汽车将服务北京奥运。混武汉）武汉等地生产的混合动力汽车将服务北京奥运。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启

42、动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。（1 1）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点。）根据以上描述，请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点。（2 2）下下表表是是某某台台混混合合动动力力汽汽车车所所用用的的镍镍氢氢蓄蓄电电池池组组的的部部分分参参数数（其其中中容容量即为电荷量），试求该蓄电池组最多可储存多少电能。量即为电荷量），试求该蓄电池组最多可储存多少电能。（3 3）测测试试人人员

43、员驾驾驶驶该该车车在在平平直直公公路路上上匀匀速速行行驶驶0.50.5h h，观观察察仪仪表表盘盘，发发现现这这段段时时间间内内汽汽车车内内燃燃机机消消耗耗燃燃油油 4.4754.475kgkg，车车速速为为5050km/hkm/h，蓄蓄电电池池组组储储存存的的电电能能由由最最大大值值的的60%60%增增加加到到80%80%。从从汽汽车车使使用用技技术术手手册册中中，测测试试人人员员发发现现该该车车使使用用的的燃燃油油的的热热值值为为4.04.010107 7J/kgJ/kg，汽汽车车行行驶驶时时所所受受阻阻力力f f和和车车速速v v的的关关系系如如图图所所示示。试试计计算算该该汽汽车车内内

44、燃燃机机的的效效率率（不不计计内内燃燃机机外外机机械械传传动及充电过程中的能量损失）。动及充电过程中的能量损失）。思路分析：思路分析：（1 1）混混合合动动力力汽汽车车不不同同于于普普通通汽汽车车的的优优点点，从从题题意意的的表表述述中中直直接接发发现现其其优优点点：启启动动、加加速速特特点点；再再将将混混合合动动力力与与普普通通内内燃燃机机的的工工作作对对比比得出，比如：环保，噪声等。得出，比如：环保，噪声等。（2 2）理理解解该该镍镍氢氢蓄蓄电电池池组组容容量量100100AhAh的的含含义义：以以300300V V电电压压，100100A A的电流向外供电能持续的电流向外供电能持续1 1

45、h h电流做的功即为它储存的电能量。由电流做的功即为它储存的电能量。由可解答。可解答。（3 3）其能流分布如图，由此根据效率概念即能解答该汽车内燃机其能流分布如图，由此根据效率概念即能解答该汽车内燃机的效率。的效率。解题过程点评：点评：能流图是分析能量转化或转移的有效清晰的表示法，在上一讲能流图是分析能量转化或转移的有效清晰的表示法，在上一讲中我就提到用能量知识进行解题是物理解题的一条途径。特别对于讨中我就提到用能量知识进行解题是物理解题的一条途径。特别对于讨论效率、节能等问题是最有效的载体，能流分析和受力分析实际都是论效率、节能等问题是最有效的载体，能流分析和受力分析实际都是物理学中基本分析

46、方法。物理学中基本分析方法。本题的能流分析图较简单，需要的话我们还可以把浪费的能本题的能流分析图较简单，需要的话我们还可以把浪费的能流继续细分研究。流继续细分研究。建议同学们多加练习使用能流图建议同学们多加练习使用能流图;同时熟练公式的掌握。同时熟练公式的掌握。同同 学学 们们 再再 见见!解答：（解答：（1 1）没有风吹时）没有风吹时 金属杆的电阻金属杆的电阻 电路中电流电路中电流 电压表示数电压表示数 （2 2）电压表读数为）电压表读数为7.57.5V V，电路中电流电路中电流 此时金属杆的电阻此时金属杆的电阻 此时弹簧压缩量为此时弹簧压缩量为 由图像可知此时作用在迎风板上的风力为由图像可

47、知此时作用在迎风板上的风力为260260N N（3 3）每分钟风柱的长度为）每分钟风柱的长度为 每分钟风柱的体积为每分钟风柱的体积为 每分钟冲击迎风板空气质量每分钟冲击迎风板空气质量 返回解答：（解答：（1 1）安置区家用电器正常工作电流）安置区家用电器正常工作电流 输电线路中的电流输电线路中的电流 （2 2）输电线路中的电阻）输电线路中的电阻 输电线路损失的电功率输电线路损失的电功率 （3 3）输电线路中的电阻上的电压）输电线路中的电阻上的电压 发电机实际输出电压发电机实际输出电压 （4 4）1818kgkg柴油完全燃烧产生热量柴油完全燃烧产生热量 每小时发电机输出电能每小时发电机输出电能

48、效率为效率为 返回解答：（解答：（1 1）9.0 9.0 （2 2）光敏电阻的阻值）光敏电阻的阻值 查表可知光强为查表可知光强为4.04.0cdcd （3 3）光强为）光强为2.02.0cdcd时，光敏电阻的阻值为时，光敏电阻的阻值为1818，电流表不可能超量电流表不可能超量程，但电压表要不超量程，则程，但电压表要不超量程，则 滑动变阻器接入电阻不能超过滑动变阻器接入电阻不能超过1818 光强为光强为4 4.5.5cdcd时，光敏电阻的阻值为时，光敏电阻的阻值为8 8，为使电流表不损坏为使电流表不损坏 为使电压表不超量程为使电压表不超量程 滑动变阻器的阻值变化范围为滑动变阻器的阻值变化范围为

49、（4 4）上方）上方返回解答：（解答：（1 1）此时电阻）此时电阻R R0 0两端的电压：两端的电压：热敏电阻两端的电压：热敏电阻两端的电压：热敏电阻消耗的功率：热敏电阻消耗的功率：（2 2）当电压表的示数为）当电压表的示数为1515V V时，电路中的电流：时，电路中的电流：设此时热敏电阻的阻值为设此时热敏电阻的阻值为 ，则，则由图丙可知，此时的温度是由图丙可知，此时的温度是9292，故最大能测量的温，故最大能测量的温度是度是9292。返回解答：（解答：（1 1）汽车发动机的效率）汽车发动机的效率 提高该类汽车发动机效率的设想：降低尾气的温度、减少汽缸散热提高该类汽车发动机效率的设想：降低尾气

50、的温度、减少汽缸散热损失的能量、减小发动机机械本身的摩擦等损失的能量、减小发动机机械本身的摩擦等 （2 2）驱动电机的输入功率）驱动电机的输入功率 返回解答：（解答：（1 1）易于启动。或：加速快，环保，噪声比其他内燃机小等）易于启动。或：加速快，环保，噪声比其他内燃机小等 （2 2）蓄电池组可储存电能：）蓄电池组可储存电能：（3 3）由图像可知，车速为）由图像可知，车速为5050km/hkm/h时，汽车所受阻力时，汽车所受阻力f f=2000N=2000N 蓄电池组储存的电能增加：蓄电池组储存的电能增加：4.4754.475kgkg完全燃烧放出热量：完全燃烧放出热量：该汽车内燃机的效率：该汽