中考物理由電路學、力學組成的自動控制綜合題目解題思路
來源：好師來一帆
導 語：
近年來，由電路學、簡單機械、浮力等組成的綜合性題目，在中考物理中時有出現，由于綜合了多個章節內容，解題過程涉及到的知識點較多，同學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S，水泵工作，向空水箱里緩慢注水，當水位達到設定高度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的關系如圖乙所示，柱形物體的質量為1.5kg，底面積為10cm2，當線圈中電流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）水位達到設定高度時，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）若要降低水位設定高度h0，下列方法不可行的是BD（多選）。
A．適當減小電源電壓
B．將電阻箱R2的阻值調小一些
C．減少線圈的匝數
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系、拉力與浮力的關系，然后利用歐姆定律判斷電路中電流的變化；
（2）當線圈中電流I≤0.15A時，銜鐵被釋放，根據R＝
算出電阻，再根據串聯電路中電阻的規律算出R1，對照圖乙得出拉力F，根據G＝mg得出物體的重力；對物體受力分析，得出浮力，再根據阿基米德原理算出排開液體的體積，根據h＝
算出柱形物體浸入水中的深度h；
（3）根據題意得出柱形物體的高度，算出其體積，根據ρ＝
算出柱形物體的密度；
（4）根據二力平衡，金屬棒受到的浮力等于浮力減去拉力，結合歐姆定律、電磁鐵磁性強弱的影響因素、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、柱形物的質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物理知識（包括力學、電路學）的綜合應用。主要涉及的知識點有：
1. 力敏電阻的性質及其在自動控制系統中的應用。
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. 自動控制系統中的反饋控制機制。
解題思路與方法：
步驟一：理解題意和圖示
仔細閱讀題目描述，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系。
步驟二：分析力敏電阻的工作
根據圖乙，確定力敏電阻在不同拉力下的阻值變化。
當水位升高，圓柱體浸入水中的深度增加，受到的向上浮力變大，導致拉力F減小，從而引起力敏電阻R?阻值的變化。
步驟三：應用歐姆定律
根據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（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。
當水位達到設定高度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到平衡狀態。
步驟五：綜合應用物理公式
利用浮力公式（浮力=ρ液體×g×V排）和重力公式（重力=m×g）進行計算。
結合電路學知識，求解電流I，并判斷是否滿足停止注水的條件。
總結：
這類題目要求學生不僅要掌握物理和電路學的基礎知識，還要能夠將這些知識應用于實際的自動控制系統中。解題時，需要綜合運用力學、電路學的原理，通過邏輯推理和數學計算來解決問題。注意分析題目中的每一個細節，特別是圖示中的信息，這對正確解題至關重要。