题目内容
【题目】某居民楼为用水方便,在楼顶搭建起如图甲所示,底面积为3 m2的圆柱型储水器,其底部和顶部分别有出水口和进水口。图乙是它的结构示意图,变阻器R1的最大阻值为60 Ω,电源电压为12 V,压敏电阻R2的上表面面积为150 cm2,涂绝缘油漆,并嵌入水箱,与箱底平齐。图丙是压敏电阻R2所受压力与其阻值变化的关系图象。将R1的滑片移至最左端,当水箱水位低至0.4 m时,接在a、b两点间的传感器(阻值相当于理想电压表)在a、b间电压的驱动下,打开进水阀K,为水箱加水,直到水位到达2 m,传感器又自动关闭进水阀K。求:
(1)开始加水和停止加水时,a、b两点间的电压分别是多少?
(2)某居民家里的热水器安装在低于水箱出水口2.2 m的位置,且由水箱供水。热水器正常工作时,要求进水水压不得小于30 kPa。R1应该调到多大才能让该热水器一直正常工作。
【答案】(1)9 V,4 V;(2)20 Ω
【解析】(1)刚开始加水时,电阻R2受到的压力:F1=p1S2=ρ水ghS2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m×150×10-4m2=60N,由图丙知,此时传感器电阻R2=180Ω,由乙图知,两电阻串联,开始进水时R1的滑片移至最左端,由串联电路特点和欧姆定律可得电路中电流:I==0.05A,所以a、b两点间的电压:Uab=IR2=0.05A×180Ω=9V;水位到达2m停止加水,此时R2受到的压力:F2=p2S2=ρ水gh′S2=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m×150×10-4m2=300N,由图丙知,此时传感器电阻R2′=30Ω,电路中电流:I′=A,所以a、b两点间的电压:Uab′=IR2′=A×30Ω=4V;(2)热水器安装在低于水箱出水口2.2m的位置,如图所示:
热水器正常工作时,要求进水水压不得小于30kPa=3×104Pa,所以水箱中水的压强最小值:p最小=p进p水′=3×104Pa1.0×103kg/m3×10N/kg×2.2m=8×103Pa,所以R2受到的最小压力:F最小=p最小S2=8×103Pa×150×10-4m2=120N,由丙图知,此时传感器电阻R2″=60Ω;由题意可知ab间电压为9V时,开始进水,由串联电路和欧姆定律可得此时电路中电流:I1″=I2″=A,R1此时的阻值:R1==20Ω.
【题目】上课时,在“观察水沸腾”实验中,某个小组的实验装置及读数方法如图:
(1)实验中他们观察到水沸腾前和沸腾时,水中气泡上升过程如图,则图中_____是沸腾前的情况,_____是水沸腾后的情况。
(2)下表是实验中所记录的数据:
时间(min) | … | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | … |
温度(℃) | … | 95 | 96 | 97 | 98 | 98 | 98 | 96 | 98 | 98 | 98 | … |
①从记录数据看,在第_____min时的数据是错误的,温度应改为_____。
②由表中数据得出的结论是:水在沸腾过程中,要继续_____热,但温度_____。
③根据表中数据分析此时水的沸点为_____℃,产生这种情况的原因是_____。
(3)水持续沸腾时,水面上的“白气”并不明显;如果突然停止加热,水面上很快出现很多“白气”这是为什么?
答:这是因为水持续沸腾时,水面上方温度_____,水蒸气较多,所以看到的“白气”并不明显,停止加热后,水面上方的温度_____,大量水蒸气遇冷_____成小水珠,就是我们看到的“白气”。