题目内容
某物理兴趣小组探究电子磅秤的工作原理,设计如图甲所示的电路,主要部件是电流表A和压力传感器R1(相当于电阻值随受到的压力大小而变化的可变电阻),压力传感器R1与受到的压力F的关系如图乙所示,秤盘与压杠质量均忽略不计.电源电压U=12V,R2=18Ω.求:
(1)秤盘上不放重物时压力传感器的电阻R1=30Ω,此时电流表示数是多少A?R2消耗的功率是多少W?
(2)电流表示数为0.5A时,秤盘上物体重为多少N?
(1)秤盘上不放重物时电流表示数是0.25A,R2消耗的功率是1.125W;
(2)电流表示数为0.5A时,秤盘上物体重为40N.
解析试题分析:(1)由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电路,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用P=I2R求出R2消耗的功率;
(2)根据欧姆定律求出电流表的示数为0.5A时电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出压力传感器电阻的阻值,由表格读出对应受到的压力,此时物体的压力和自身的重力相等.
(1)由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电路,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得,秤盘上不放重物时电流表的示数:
I===0.25A,
R2消耗的功率:
P2=I2R2=(0.25A)2×l8Ω=1.125W;
(2)电流表的示数为0.5A时电路中的总电阻:
R===24Ω,
压力传感器电阻的阻值:
R1′=R′﹣R2=24Ω﹣18Ω=6Ω,
由图可知G=F=40N.
考点:计算题;电路和欧姆定律;电能和电功率
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是根据图象读出传感器电阻不同时对应物体的压力.
明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶,如图所示.该电热水壶可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧开.明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发现其额定加热功率模糊不清晰,其它铭牌标记均清晰(如表所示);烧水前他关掉家里其它用电器,只接通电热水壶控制开关,小电动机开始额定电压下用5s时间将水从桶中提升了0.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水,此时显示水温为20℃,电热水壶加满水后开始在额定电压下烧水至水温为100℃时自动断开电路停止工作.明亮同学还观察到,在电热水壶烧水的过程中,家里标有3000r/kW?h的电能表在30s内转盘转了50转.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg?℃)).
型号 | MH﹣200 |
额定电压 | 220V |
额定频率 | 50Hz |
额定加热功率 | |
小电动机额定功率 | 5W |
容量 | 2.0L |
求:
(1)小电动机提升水的工作效率;
(2)电热水壶的额定加热功率;
(3)如果在用电高峰时明亮同学家中的实际电压是额定电压的90%,电热水壶在此电压下烧水时的加热效率为90%,试计算在用电高峰时烧开该壶水所需的时间.
某电热水器的简化电路如图所示,A为自动温控开关,当水的温度达到设定温度时自动断开电路;低于设定温度时,自动接通电路。S是热水器的功率选择开关,可选择高低两种加热功率,R1、R2都是发热电阻器。主要的技术指标如下表.[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃) ],求:
额定电压(V) | 220 | 发热电阻器类型 | 电热管 |
输入功率一档(W) | 2200 | 输入功率二档(W) | 1600 |
温度范围(℃) | 20—78 | 容积(L) | 20 |
(2)把一箱水升高30℃时,水吸收的热量;
(3)当S拨至1时,电路中的电流;
(4)R2的阻值。
如图所示是某电热器的工作原理图,R1、R2是发热电阻,虚线框为电热器的金属外壳。它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。其中旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④,右边缘是一金属板,可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片,转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时,金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通。
导 线 规 格 | ||||
导线横截面积S/mm2 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2.5 |
安全载流量I/ A | 4 | 8 | 12 | 20 |
(2)小明想在电路中加一个“倾倒开关”,使电热器被碰倒时能自动断开电路,以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的 _点处。
(3)如果 R1=R2,旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W,求R1和R2的阻值。
(4)当旋钮开关旋到位置T时,通电1 min产生的热量是多少?
(5)某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如下表,请你计算说明应选横截面积为多大的铜芯导线作为该电热器的输出导线,才符合既适用又经济的原则?