10. 有些汽车前挡风玻璃上的刮水器的刮动速度会随着雨量的大小相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作。小强查阅相关资料后,自制了如图甲所示的雨水检测金属网(以下简称检测网),并设计了如图乙所示的模拟电路进行探究。

(1)小强按照设计的电路图连接电路。检测网未放入水中时,电流表无示数;将检测网放入水中后,电流表有示数,表明水是(选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)小强通过观察电路中的变化来判断电动机转速的变化,从而反映刮水器刮水速度的变化。
(3)将检测网竖立并缓慢浸入水中进行实验,分析数据可知,检测网浸入水中的部分越多,电流表的示数越大,这说明a、b间接入电路的电阻(选填“变大”或“变小”)。根据温度一定时,影响电阻大小的因素有导体的、长度和横截面积可知,a、b间接入电路的电阻变化是由导体的变化引起的。
(4)小强设计的电路中,当无雨水时,电动机不会转动,无法实现挡风玻璃的清洗。若要解决此问题,则可以在该电路中加装一个开关,开关与检测网的连接方式为。
(1)小强按照设计的电路图连接电路。检测网未放入水中时,电流表无示数;将检测网放入水中后,电流表有示数,表明水是(选填“导体”或“绝缘体”)。
(2)小强通过观察电路中的变化来判断电动机转速的变化,从而反映刮水器刮水速度的变化。
(3)将检测网竖立并缓慢浸入水中进行实验,分析数据可知,检测网浸入水中的部分越多,电流表的示数越大,这说明a、b间接入电路的电阻(选填“变大”或“变小”)。根据温度一定时,影响电阻大小的因素有导体的、长度和横截面积可知,a、b间接入电路的电阻变化是由导体的变化引起的。
(4)小强设计的电路中,当无雨水时,电动机不会转动,无法实现挡风玻璃的清洗。若要解决此问题,则可以在该电路中加装一个开关,开关与检测网的连接方式为。
答案
(1) 导体
(2) 电流表示数
(3) 变小;材料;横截面积
(4) 并联
(2) 电流表示数
(3) 变小;材料;横截面积
(4) 并联
解析
【分析】
本题围绕雨水检测金属网的模拟电路展开,需逐步分析每个问题:
1. 第(1)题:判断水是否为导体,依据电路是否导通——检测网未入水时电流表无示数(电路断路),入水后有示数(电路导通),说明水可导电,故为导体。
2. 第(2)题:电动机转速由电流决定,电流表测电路电流,因此通过观察电流表示数变化可判断转速变化。
3. 第(3)题:根据欧姆定律,电压不变时电流越大电阻越小,检测网浸入越多电流越大,说明电阻变小;电阻影响因素为材料、长度、横截面积,检测网材料不变,浸入部分越多横截面积越大,故电阻变化由横截面积引起。
4. 第(4)题:无雨水时电动机不转,需让开关控制检测网的通断,并联开关可实现开关闭合时检测网被短路,电路直接通电动机,满足需求。
【解析】
(1)当检测网未放入水中时,电路处于断路状态,电流表无示数;将检测网放入水中后,电流表有示数,说明水能够导电,使电路形成通路,因此水是导体。
(2)电动机的转速与通过电动机的电流大小有关,电流越大,电动机转速越快;图中电流表测量电路中的电流,因此可以通过观察电流表示数的变化来判断电动机转速的变化,进而反映刮水器的刮水速度变化。
(3)电源电压保持不变,检测网浸入水中的部分越多,电流表的示数越大,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知,电路中的总电阻越小,即a、b间接入电路的电阻变小;在温度一定时,影响导体电阻大小的因素有材料、长度和横截面积,检测网的材料不变,浸入水中的部分越多,相当于导体的横截面积越大,因此a、b间接入电路的电阻变化是由导体的横截面积变化引起的。
(4)要实现无雨水时电动机转动,需加装开关控制检测网的通断,开关与检测网并联时,开关闭合会将检测网短路,此时电路可直接导通电动机,满足无雨水时的清洗需求,因此开关与检测网并联。
【答案】
(1) 导体
(2) 电流表示数
(3) 变小;材料;横截面积
(4) 并联
【知识点】
导体与绝缘体;欧姆定律;影响电阻的因素
【点评】
本题结合汽车刮水器的实际场景,考查了电路的相关基础知识,将导体导电性、欧姆定律、电阻影响因素等知识点与实际应用结合,注重学生对知识的理解和运用,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕雨水检测金属网的模拟电路展开,需逐步分析每个问题:
1. 第(1)题:判断水是否为导体,依据电路是否导通——检测网未入水时电流表无示数(电路断路),入水后有示数(电路导通),说明水可导电,故为导体。
2. 第(2)题:电动机转速由电流决定,电流表测电路电流,因此通过观察电流表示数变化可判断转速变化。
3. 第(3)题:根据欧姆定律,电压不变时电流越大电阻越小,检测网浸入越多电流越大,说明电阻变小;电阻影响因素为材料、长度、横截面积,检测网材料不变,浸入部分越多横截面积越大,故电阻变化由横截面积引起。
4. 第(4)题:无雨水时电动机不转,需让开关控制检测网的通断,并联开关可实现开关闭合时检测网被短路,电路直接通电动机,满足需求。
【解析】
(1)当检测网未放入水中时,电路处于断路状态,电流表无示数;将检测网放入水中后,电流表有示数,说明水能够导电,使电路形成通路,因此水是导体。
(2)电动机的转速与通过电动机的电流大小有关,电流越大,电动机转速越快;图中电流表测量电路中的电流,因此可以通过观察电流表示数的变化来判断电动机转速的变化,进而反映刮水器的刮水速度变化。
(3)电源电压保持不变,检测网浸入水中的部分越多,电流表的示数越大,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知,电路中的总电阻越小,即a、b间接入电路的电阻变小;在温度一定时,影响导体电阻大小的因素有材料、长度和横截面积,检测网的材料不变,浸入水中的部分越多,相当于导体的横截面积越大,因此a、b间接入电路的电阻变化是由导体的横截面积变化引起的。
(4)要实现无雨水时电动机转动,需加装开关控制检测网的通断,开关与检测网并联时,开关闭合会将检测网短路,此时电路可直接导通电动机,满足无雨水时的清洗需求,因此开关与检测网并联。
【答案】
(1) 导体
(2) 电流表示数
(3) 变小;材料;横截面积
(4) 并联
【知识点】
导体与绝缘体;欧姆定律;影响电阻的因素
【点评】
本题结合汽车刮水器的实际场景,考查了电路的相关基础知识,将导体导电性、欧姆定律、电阻影响因素等知识点与实际应用结合,注重学生对知识的理解和运用,难度适中。
【难度系数】
0.6
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