题目内容
【题目】某物理研究小组利用压力传感器设计了一个水位报警装置,工作原理如图甲所示。其中柱形“浮力柱”重 40N,底面积 500cm2,通过轻质连杆与压力传感器 R 相连;已知报警器 R0 的阻值恒为 10Ω,压力传感器受到的压力 F 与阻值 R 的变化关系如图乙所示。当传感器承受的压力为 0N 时,闭合开关 S,电压表的示数为 1V,电压表的量程是 0~3V。求:
(1)当水位高度至少为多少时,传感器开始承受到浮杆的压力______?
(2)电源电压___________;
(3)若当水位上升到 40cm 时,报警器开始报警,则此时电压表的示数是________?
(4)在压力传感器(包括连杆长度)不变的前下,若要在水位 40cm 时设置更大的报警电压。
①若仅改进电学元件参数,则可以____________。
②若仅改进“浮力柱”参数,则可以__________.。
【答案】0.08m; 4V; 2V; 见详解 见详解
【解析】
(1)[1]当浮力柱受到的浮力略大于重力时,传感器开始承受到浮杆的压力,当浮力等于重力时,浮力柱排开水的体积为
浮力柱浸入的深度为
即水位高度至少0.08m时,传感器开始承受到浮杆的压力。
(2)[2]当传感器承受的压力为0时,根据图像可得压敏电阻为30Ω,电压表示数为1V,即R0电压为1V,则电路中的电流为
电源电压为
(3)[3]当水位升至40cm时,此时浮柱承受浮力为
压敏电阻所受压力为
有图可知此时压敏电阻的阻值为10Ω,由串联分压规律可知
所以此时电压表示数为
(3)[4]若仅改进电学元件参数,使水位40cm时R0两端电压增大,此时压敏电阻阻值与原来相同,增大R0或增大电源电压即可达成目标。
[5]若仅改变浮力柱参数,使水位40cm时R0两端电压增大,需要压敏电阻比原来更小,即浮力柱对压敏电阻的压力比原来更大,可以减小浮力柱的重力或者增大浮力柱的底面积。
【题目】空气质量指数是环境监测的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数A划分的。某兴趣小 组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数,工作原理电路图如图。已知电源电压U=18 V,电压表量程为0 ~ 15 V,定值电阻R0的阻值为100 Ω,气敏电阻阻值R与A的关系为R=103Ω
空气质量指数A | 050 | 51 100 | 101 150 | 151 200 | 201 300 | >300 |
空气质量等级 | 优 | 良 | 轻度污染 | 中度污染 | 重度污染 | 严重污染 |
(1)通过计算,判断电压表示数为10 V时对应的空气质量等级。
(2)更换定值电阻可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数A= 400,则更换后的定值电阻的阻值应为多大?
【题目】在“探究滑轮组的机械效率”时小明利用两组滑轮组进行了4次测量,用较轻的滑轮组成的滑轮组测定前3组数据,换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第4组数据,测得数据如表:
实验次数 | 动滑轮重G动/N | 物重G/N | 钩码上升高度h/m | 动力F/N | 绳端移动距离s/m | 滑轮组的机械效率η/% |
1 | 0.5 | 1 | 0.1 | 0.7 | 0.3 | 47.6 |
2 | 0.5 | 2 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | 60.6 |
3 | 0.5 | 4 | 0.1 | 2 | 0.3 | ① |
4 | 1 | 4 | 0.1 | ② | 0.3 | 55.6 |
(1)实验中应__拉动弹簧测力计,使钩码缓缓上升;
(2)表格中变化①处应为__;根据图中弹簧测力计示数可知②处应为__N;/span>
(3)比较第1、3次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组,重物越重,机械效率__(选填“越高”、“不变”或“越低”);
(4)比较第__次实验数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。