中考物理由電路學(xué)、力學(xué)組成的自動控制綜合題目解題思路
來源：好師來一帆
導(dǎo) 語：
近年來，由電路學(xué)、簡單機(jī)械、浮力等組成的綜合性題目，在中考物理中時有出現(xiàn)，由于綜合了多個章節(jié)內(nèi)容，解題過程涉及到的知識點較多，同學(xué)們會感覺有一定的難度。
典型例題
圖甲是一種自動蓄水裝置示意圖：力敏電阻固定不動，下方懸掛一圓柱體（其位置不隨水面變化）。閉合開關(guān)S，水泵工作，向空水箱里緩慢注水，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度h0時，水泵自動停止注水，此時柱體浸入水中的深度恰好為其高度的一半。已知：控制電路電源電壓為4.5V，電阻箱R2阻值為10Ω，力敏電阻R1阻值與拉力F的關(guān)系如圖乙所示，柱形物體的質(zhì)量為1.5kg，底面積為10cm2，當(dāng)線圈中電流I≤0.15A時，銜鐵被釋放，忽略線圈電阻，g取10N/kg。
（1）由圖乙可知，隨著力敏電阻所受拉力變大，其阻值變小，隨著水位升高，柱體緩慢浸入水中，柱體對力敏電阻拉力變小，線圈中電流變小（均選填“變大”、“變小”或“不變”）。
（2）水位達(dá)到設(shè)定高度時，柱形物體浸入水中的深度h為30cm。
（3）柱形物體的密度為2.5g/cm3。
（4）若要降低水位設(shè)定高度h0，下列方法不可行的是BD（多選）。
A．適當(dāng)減小電源電壓
B．將電阻箱R2的阻值調(diào)小一些
C．減少線圈的匝數(shù)
D．保持柱狀體形狀和體積不變，換用密度更大的柱形物體
【分析】（1）由圖乙分析拉力與電阻的關(guān)系、拉力與浮力的關(guān)系，然后利用歐姆定律判斷電路中電流的變化；
（2）當(dāng)線圈中電流I≤0.15A時，銜鐵被釋放，根據(jù)R＝
算出電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律算出R1，對照圖乙得出拉力F，根據(jù)G＝mg得出物體的重力；對物體受力分析，得出浮力，再根據(jù)阿基米德原理算出排開液體的體積，根據(jù)h＝
算出柱形物體浸入水中的深度h；
（3）根據(jù)題意得出柱形物體的高度，算出其體積，根據(jù)ρ＝
算出柱形物體的密度；
（4）根據(jù)二力平衡，金屬棒受到的浮力等于浮力減去拉力，結(jié)合歐姆定律、電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素、阿基米德浮力原理，可知通過改變電源電壓、電阻箱R2的阻值、電磁鐵線圈的匝數(shù)、柱形物的質(zhì)量均可以改變儲水深度。
解題思路：
此類型題目屬于自動控制原理和基礎(chǔ)物理知識（包括力學(xué)、電路學(xué)）的綜合應(yīng)用。主要涉及的知識點有：
1. 力敏電阻的性質(zhì)及其在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2. 浮力原理及物體在水中的受力分析。
3. 電路的基本定律，如歐姆定律等。
4. 自動控制系統(tǒng)中的反饋控制機(jī)制。
解題思路與方法：
步驟一：理解題意和圖示
仔細(xì)閱讀題目描述，理解自動蓄水裝置的工作原理。
分析圖甲和圖乙，理解力敏電阻R?隨拉力變化的阻值變化關(guān)系。
步驟二：分析力敏電阻的工作
根據(jù)圖乙，確定力敏電阻在不同拉力下的阻值變化。
當(dāng)水位升高，圓柱體浸入水中的深度增加，受到的向上浮力變大，導(dǎo)致拉力F減小，從而引起力敏電阻R?阻值的變化。
步驟三：應(yīng)用歐姆定律
根據(jù)題目中給出的電源電壓和電阻值，使用歐姆定律計算電流I。
判斷電流I是否滿足題目中給定的條件（I≤0.15A），以決定銜鐵的狀態(tài)（釋放或吸引）。
步驟四：考慮浮力和重力的平衡
分析圓柱體在水中的受力情況，包括重力、浮力以及通過力敏電阻施加的拉力。
當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度h?時，圓柱體浸入水中的深度為其高度的一半，此時浮力與重力加上拉力達(dá)到平衡狀態(tài)。
步驟五：綜合應(yīng)用物理公式
利用浮力公式（浮力=ρ液體×g×V排）和重力公式（重力=m×g）進(jìn)行計算。
結(jié)合電路學(xué)知識，求解電流I，并判斷是否滿足停止注水的條件。
總結(jié)：
這類題目要求學(xué)生不僅要掌握物理和電路學(xué)的基礎(chǔ)知識，還要能夠?qū)⑦@些知識應(yīng)用于實際的自動控制系統(tǒng)中。解題時，需要綜合運用力學(xué)、電路學(xué)的原理，通過邏輯推理和數(shù)學(xué)計算來解決問題。注意分析題目中的每一個細(xì)節(jié)，特別是圖示中的信息，這對正確解題至關(guān)重要。