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13. 如图甲所示为智能快递分拣机器人，快递分拣电路的简化示意图如图乙所示，其中$ R_1 $、$ R_2 $分别为光敏电阻和力敏电阻，当机器人扫描条形码后，机器人根据$ R_1 $和$ R_2 $反映的信息识别快件需要运送的区域。已知电源电压为6 V，扫码后$ R_1 $的阻值发生变化，其阻值对应的送件区域如表所示，力敏电阻$ R_2 $的阻值压力变化关系如图丙所示。当运送某快件到B区域时，求：
(1)通过$ R_1 $的电流；
(2)此时电流表的示数为0.5 A，$ R_2 $的阻值及快件所受的重力；
(3)10 s内，该电路消耗的电能。
(1)通过$ R_1 $的电流；
(2)此时电流表的示数为0.5 A，$ R_2 $的阻值及快件所受的重力；
(3)10 s内，该电路消耗的电能。
答案
13. (1)0.4 A (2)60 Ω 15 N (3)30 J
解析:(1)通过$ R_1 $的电流 $I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$。
(2)由并联电路电流规律可得
$I_2=I-I_1=0.5\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.1\ \mathrm{A}$,
$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$；
由图丙可知,当力敏电阻$ R_2 $的阻值为60 Ω时,其受到的压力为15 N，
由于快件放在水平面上,则其所受重力$ G=F=15\ \mathrm{N}$。
(3)该电路消耗的电能$ W=UIt=6\ \mathrm{V}×0.5\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=30\ \mathrm{J}$。
解析:(1)通过$ R_1 $的电流 $I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$。
(2)由并联电路电流规律可得
$I_2=I-I_1=0.5\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.1\ \mathrm{A}$,
$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$；
由图丙可知,当力敏电阻$ R_2 $的阻值为60 Ω时,其受到的压力为15 N，
由于快件放在水平面上,则其所受重力$ G=F=15\ \mathrm{N}$。
(3)该电路消耗的电能$ W=UIt=6\ \mathrm{V}×0.5\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=30\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】首先明确电路结构：R₁与R₂并联，电源电压U=6V，并联电路各支路电压等于电源电压。解题思路：(1)B区域对应光敏电阻R₁的阻值已知，利用欧姆定律计算通过R₁的电流；(2)电流表测干路电流，根据并联电路电流规律算出通过R₂的电流，再用欧姆定律求R₂的阻值，结合力敏电阻阻值与压力的关系图找到对应压力，水平面上压力等于重力，得快件重力；(3)根据电能公式W=UIt，代入干路电流、电压、时间计算电路消耗的电能。
【解析】(1) 由题意知，B区域对应的光敏电阻R₁的阻值为15Ω，R₁与R₂并联，故R₁两端电压U₁=U=6V。根据欧姆定律，通过R₁的电流：$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$。
(2) 并联电路干路电流等于各支路电流之和，已知干路电流I=0.5A，因此通过R₂的电流：$I_2=I - I_1=0.5\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.1\ \mathrm{A}$。R₂两端电压U₂=U=6V，根据欧姆定律，R₂的阻值：$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$。由图丙可知，当R₂=60Ω时，对应的压力为15N，快件放在水平面上，重力等于压力，故快件重力$G=F=15\ \mathrm{N}$。
(3) 10s内电路消耗的电能：$W=UIt=6\ \mathrm{V}×0.5\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=30\ \mathrm{J}$。
【答案】(1)0.4 A (2)60 Ω 15 N (3)30 J
【知识点】并联电路特点、欧姆定律、电能计算
【点评】本题结合智能快递分拣的实际场景，考查电学基础规律的应用，注重理论联系实际，难度适中，是典型的电学基础应用题。
【难度系数】0.6
【解析】(1) 由题意知，B区域对应的光敏电阻R₁的阻值为15Ω，R₁与R₂并联，故R₁两端电压U₁=U=6V。根据欧姆定律，通过R₁的电流：$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$。
(2) 并联电路干路电流等于各支路电流之和，已知干路电流I=0.5A，因此通过R₂的电流：$I_2=I - I_1=0.5\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.1\ \mathrm{A}$。R₂两端电压U₂=U=6V，根据欧姆定律，R₂的阻值：$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$。由图丙可知，当R₂=60Ω时，对应的压力为15N，快件放在水平面上，重力等于压力，故快件重力$G=F=15\ \mathrm{N}$。
(3) 10s内电路消耗的电能：$W=UIt=6\ \mathrm{V}×0.5\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=30\ \mathrm{J}$。
【答案】(1)0.4 A (2)60 Ω 15 N (3)30 J
【知识点】并联电路特点、欧姆定律、电能计算
【点评】本题结合智能快递分拣的实际场景，考查电学基础规律的应用，注重理论联系实际，难度适中，是典型的电学基础应用题。
【难度系数】0.6
14.(2025临沂罗庄区期末)如图甲所示为一个超声波加湿器,如图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12 V,定值电阻$R_0$的阻值为20 Ω,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。
(1)当电流表的示数为0.2 A时,求电压表的示数。
(2)当空气的湿度达到50%时,求整个电路工作1 h消耗的电能。
(1)当电流表的示数为0.2 A时,求电压表的示数。
(2)当空气的湿度达到50%时,求整个电路工作1 h消耗的电能。
答案
14. (1)8 V (2)6 480 J
解析:由电路图可知,定值电阻$ R_0 $与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流。
(1)当电流表的示数为0.2 A时,由$ I=\frac{U}{R} $可得,定值电阻$ R_0 $两端电压$ U_0=IR_0=0.2\ \mathrm{A}×20\ \Omega=4\ \mathrm{V}$,
根据串联电路电压的规律可知$ U_R=U-U_0=12\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$,即电压表的示数为8 V。
(2)由图丙可知,当空气的湿度达到50%时,湿敏电阻R的阻值为$ R'=60\ \Omega$,
此时电路电流$ I'=\frac{U}{R'+R_0}=\frac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega+60\ \Omega}=0.15\ \mathrm{A}$,
整个电路工作1 h消耗的电能为
$ W=UI't=12\ \mathrm{V}×0.15\ \mathrm{A}×3\ 600\ \mathrm{s}=6\ 480\ \mathrm{J}$。
解析:由电路图可知,定值电阻$ R_0 $与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测量电路中的电流。
(1)当电流表的示数为0.2 A时,由$ I=\frac{U}{R} $可得,定值电阻$ R_0 $两端电压$ U_0=IR_0=0.2\ \mathrm{A}×20\ \Omega=4\ \mathrm{V}$,
根据串联电路电压的规律可知$ U_R=U-U_0=12\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$,即电压表的示数为8 V。
(2)由图丙可知,当空气的湿度达到50%时,湿敏电阻R的阻值为$ R'=60\ \Omega$,
此时电路电流$ I'=\frac{U}{R'+R_0}=\frac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega+60\ \Omega}=0.15\ \mathrm{A}$,
整个电路工作1 h消耗的电能为
$ W=UI't=12\ \mathrm{V}×0.15\ \mathrm{A}×3\ 600\ \mathrm{s}=6\ 480\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
首先明确电路连接：定值电阻$R_0$与湿敏电阻$R$串联，电流表测电路总电流，电压表测湿敏电阻$R$两端电压。解题时，（1）已知电流，先通过欧姆定律计算$R_0$两端电压，再根据串联电路电压规律，用电源电压减去$R_0$的电压得到电压表示数；（2）先从图丙中找到湿度50%时湿敏电阻的阻值，计算总电阻和电路电流，最后利用电能公式$W=UIt$计算1小时消耗的电能，注意时间单位换算为秒。
【解析】
由电路图可知，定值电阻$R_0$与湿敏电阻$R$串联，电压表测$R$两端电压，电流表测电路电流。
(1) 当电流$I=0.2\ \mathrm{A}$时，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，定值电阻$R_0$两端电压：
$U_0=IR_0=0.2\ \mathrm{A}×20\ \Omega=4\ \mathrm{V}$
根据串联电路总电压等于各部分电压之和，湿敏电阻两端电压（电压表示数）：
$U_R=U-U_0=12\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$
(2) 由图丙可知，当湿度$RH=50\%$时，湿敏电阻阻值$R'=60\ \Omega$。
电路总电阻：$R_{总}=R'+R_0=60\ \Omega+20\ \Omega=80\ \Omega$
电路电流：$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{12\ \mathrm{V}}{80\ \Omega}=0.15\ \mathrm{A}$
工作时间$t=1\ \mathrm{h}=3600\ \mathrm{s}$，电路消耗的电能：
$W=UI't=12\ \mathrm{V}×0.15\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=6480\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) 8 V；(2) 6480 J
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律应用、电能计算
【点评】
本题结合实际场景考查电学基础综合知识，需读懂电路图和湿敏电阻的阻值变化图像，步骤清晰，属于期末常见基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
首先明确电路连接：定值电阻$R_0$与湿敏电阻$R$串联，电流表测电路总电流，电压表测湿敏电阻$R$两端电压。解题时，（1）已知电流，先通过欧姆定律计算$R_0$两端电压，再根据串联电路电压规律，用电源电压减去$R_0$的电压得到电压表示数；（2）先从图丙中找到湿度50%时湿敏电阻的阻值，计算总电阻和电路电流，最后利用电能公式$W=UIt$计算1小时消耗的电能，注意时间单位换算为秒。
【解析】
由电路图可知，定值电阻$R_0$与湿敏电阻$R$串联，电压表测$R$两端电压，电流表测电路电流。
(1) 当电流$I=0.2\ \mathrm{A}$时，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，定值电阻$R_0$两端电压：
$U_0=IR_0=0.2\ \mathrm{A}×20\ \Omega=4\ \mathrm{V}$
根据串联电路总电压等于各部分电压之和，湿敏电阻两端电压（电压表示数）：
$U_R=U-U_0=12\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$
(2) 由图丙可知，当湿度$RH=50\%$时，湿敏电阻阻值$R'=60\ \Omega$。
电路总电阻：$R_{总}=R'+R_0=60\ \Omega+20\ \Omega=80\ \Omega$
电路电流：$I'=\frac{U}{R_{总}}=\frac{12\ \mathrm{V}}{80\ \Omega}=0.15\ \mathrm{A}$
工作时间$t=1\ \mathrm{h}=3600\ \mathrm{s}$，电路消耗的电能：
$W=UI't=12\ \mathrm{V}×0.15\ \mathrm{A}×3600\ \mathrm{s}=6480\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) 8 V；(2) 6480 J
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律应用、电能计算
【点评】
本题结合实际场景考查电学基础综合知识，需读懂电路图和湿敏电阻的阻值变化图像，步骤清晰，属于期末常见基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
