在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景-优题课

如图所示，是一个照明系统模拟控制电路。已知电源电压 $U = 4.5 V$ ，定值电阻 $R_{1} = 5 Ω$ ．滑动变阻器 $R_{2}$ 上标有“ $25 Ω 1 A$ ”字样， $R_{3}$ 为光敏电阻，其阻值随光照度的变化遵循某一规律，部分数据如下表所示（相同条件下，光越强，光照度越大，光照度单位为勒克斯，符号为 $lx$ ，白天光照度大于 $3 lx)$ ，当 $R_{1}$ 两端电压低至 $0.5 V$ 时，控制开关自动启动照明系统（不考虑控制开关对虚线框内电路的影响）。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值 $E_{0}$ 时，照明系统内照明灯自动工作。

光照度 $E / lx$	0.5	1	1.5	2	2.5	3
光敏电阻 $R_{3}$ 阻值 $/ Ω$	60	30	20	15	12	10

（1）标有“ $6 V 3 W$ ”字样的照明灯，正常工作时的电流为多大？

（2）闭合开关 $S$ ，将滑片 $P$ 移至 $b$ 端，求 $E_{0}$ 为多少？

（3）要使 $E_{0} = 1.2 lx$ ，则 $R_{2}$ 接入电路的电阻应调为多大？若环境的光照度降至 $1.2 lx$ 时能保持 $5 \min$ 不变，求这段时间内 $R_{2}$ 消耗的电能。

（4）本系统可调 $E_{0}$ 的最小值是　　 $lx$ 。

小灯泡作为中学最常使用的电学元件之一，通常认为其电阻不随温度而发生变化，但在实际应用中其电阻并非定值，现设计一个测量某种型号小灯泡 $I - U$ 图象的电路如图甲，电源电压恒为 $6 V$ ，滑动变阻器最大电阻 $30 Ω$ ．

（1）当开关 $S_{1}$ ， $S_{2}$ 均闭合，滑片处于 $a$ 端时，求电流表 $A_{1}$ 的示数；

（2）当开关 $S_{1}$ 闭合， $S_{2}$ 断开，滑片离 $a$ 端 $\frac{1}{3}$ 处时，电流表 $A_{2}$ 的示数 $0.2 A$ ，求此时小灯泡的电阻。

（3）在开关 $S_{1}$ 闭合， $S_{2}$ 断开的情况下，某同学描绘出小灯泡 $I - U$ 图象如图乙，求图中 $C$ 点对应的电路中滑动变阻器接入电路的阻值大小和滑动变阻器消耗的功率。

如图（a）所示是 $HG 2004$ 家用蒸汽电熨斗的示意图和铭牌，使用时储水器中的水滴入气室，加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽，从底板喷出。

额定电压	$220 V$	功能	汽烫、干烫
额定频率	$50 Hz$	蒸汽方式	滴下式
底板面积	$160 c m^{2}$	质量	$1.6 kg$
额定功率	$1100 W$	放置方式	自立式

（1）求电熨斗正常工作时的电流。

（2）熨烫前（未加水），电熨斗自然平放在衣服上，求它对衣服的压强。

（3）汽熨前先预热，使底板的温度从 $20^{°} C$ 升高到 $220^{°} C$ ，温控开关自动断开。已知底板的质量为 $1 kg$ ，铁的比热容为 $0.46 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{°} C)$ ，求预热过程底板吸收的热量。

（4）汽熨时，滴汽室的水汽化带走热量，当底板温度降到 $190^{°} C$ 时，温控开关自动闭合，当加热到 $220^{°} C$ 时又断开，如此反复，若蒸汽电熨斗按如图（b）所示的程序工作，熨一件衣服用时 $10 \min$ 。求共消耗的电能。

2016年11月，常州出入境检验检疫局查获一批进口不合格电烤箱，电路存在安全隐患，检验人员在实验室按照规范重新连接烤箱电路，并将相关参数填入铭牌，请选择其中一种方法完成电路设计并计算出相应答案（两种方法都做，以第一种为准）

方法一

方法二

功能：如图所示，两根电阻丝规格相同且电阻不变，旋钮开关 $S$ 转动至断开位置，电路不工作；开关 $S$ 转动至抵挡位置，电路处于低功率工作状态，两根电阻丝都发热；开关 $S$ 转动至高挡位置，电路处于高功率工作状态，仅有一根电阻丝发热。

（1）请以笔画线代替导线完成电路连接。

测量：实验室内， $220 V$ 电源只接通电烤箱，电烤箱处于高挡位置，观察到实验室电子式电能表的指示灯在 $5 \min$ 内闪烁了132次。

（2）此过程中，电烤箱消耗电能　　 $J$

单根电阻丝的阻值为　　 $Ω$

（3）铭牌

额定电压	$220 V$
低档功率	$W$
高档功率	$W$

功能：如图所示，两根电阻丝规格相同且电阻不变，旋钮开关 $S$ 转动至断开位置，电路不工作；开关 $S$ 转动至抵挡位置，电路处于低功率工作状态，仅有一根电阻丝发热；开关 $S$ 转动至高挡位置，电路处于高功率工作状态，两根电阻丝都发热。

（4）请以笔画线代替导线完成电路连接。

测量：实验室内， $220 V$ 电源只接通电烤箱，电烤箱处于低挡位置，观察到实验室电子式电能表的指示灯在 $5 \min$ 内闪烁了132次。

（5）此过程中，电烤箱消耗电能　　 $J$

单根电阻丝的阻值为　　 $Ω$

（6）铭牌

额定电压	$220 V$
低档功率	$W$
高档功率	$W$

某次旅游，密闭大巴内坐满了游客，司机忘了打开换气设备，时间一久，车内二氧化碳浓度上升，令人头晕脑胀。为此，小明设计了车载自动换气设备

（一 $)$ 小明找来二氧化碳气敏电阻 $R_{x}$ ，其电阻值与空气中二氧化碳浓度关系如表格所示，其中二氧化碳浓度为0时， $R_{x}$ 阻值模糊不清，他对该电阻阻值进行测量

二氧化碳浓度 $/ %$	0	5	10	15	20	25	30
$R_{x} / Ω$		28	22	17	13	10	8

小明把空气通过氢氧化钠溶液，得到二氧化碳浓度为0的空气，并收集于集气瓶中，再将 $R_{x}$ 置于其中

（1）图甲电源电压恒为 $6 V$ ，请以笔画导线完成电路图剩余部分的连接。要求，滑片 $P$ 向 $B$ 端移动时，电压表、电流表的示数都变大

（2）开关 $S$ 闭合前，滑片 $P$ 应移至　　（选填“ $A$ ”或“ $B$ ” $)$ 端。

（3）闭合开关 $S$ ，发现电流表无示数，电压表有示数。电路某一故障可能为　　。

$A$ 、 $S$ 断路 $B$ 、 $R^{'}$ 断路 $C$ 、 $R_{x}$ 短路 $D$ 、 $R_{x}$ 断路

（4）排除故障后，移动滑片 $P$ ，电压表、电流表示数如图乙所示，二氧化碳为0时， $R_{x}$ 的阻值为　　 $Ω$

（5）请在丙图中画出 $R_{x}$ 阻值与空气中二氧化碳浓度的关系图像

（二 $)$ 小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备，如图丁所示，控制电路，恒为 $6 V$ 的蓄电池，开关 $S$ ，定值电阻 $R_{0}$ ，二氧化碳气敏电阻 $R_{x}$ ，电磁继电器的线圈电阻不计，线圈电流大于 $0.1 A$ 时衔铁被吸下，线圈电流小于 $0.1 A$ 衔铁被弹回，受控电路包括，恒为 $24 V$ 的蓄电池，额定电压均为 $24 V$ 的绿灯、红灯、换气扇。

（6）请以笔画线完成电路连接，要求：闭合开关 $S$ ，周围空气中二氧化碳浓度小于 $8 %$ 时，绿灯亮；大于 $8 %$ 时，红灯亮且换气扇正常工作。

（7）定值电阻 $R_{0}$ 的阻值应为　　 $Ω$ 。