【题目】人造太阳是指像太阳一样通过核聚变,源源不断地产生巨大的能量。2017年7月4日晚中国科学院合肥物质科学研究院等离子物理研究所宣布,如图1,我国的全超导托卡马克核聚变实验装置(俗称“人造太阳”)在全球首次实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,创造了新的世界纪录,为人类开发利用核聚变清洁能源奠定了重要的技术基础。若人造太阳成为现实,某城市构想将来在高空设置一个人造太阳(近似认为是一个点,其能量以该点为中心向四周传播),在夜晚利用人造太阳为城市提供能量。在地面距人造太阳500m处一用户利用一面积为2m2的接收装置垂直获取能量,为家中某加热器供电,其内部简化电路如图2所示、其正常工作时的功率如表所示。
S1 | 断开 | 闭合 |
S2 | 闭合 | 闭合 |
功率 | P1=22W | P2=44W |
(1)求R2的阻值;
(2)在实际使用中,该用户接收装置获得能量并转化为电能,在使用高温档时给某材料加热,材料温度升高4℃加热时间为40s。[设电热丝发热全部被材料吸收,材料的质量m=500g,材料的比热容c=0.66×103J/(kg℃),已知半径为r的球其表面积为4πr2.不计传播过程中能量损耗,该接收装置能量转换为电能的效率为15%]
①该加热器的实际功率为多大?
②该人造太阳的功率至少为多少?
(3)利用相同面积的接收装置,为了能从人造太阳中获得更多的能量,在安装人造太阳时应该适当的靠近还是远离地球一些?
【题目】小华同学用“伏安法”来测量定值电阻Rx的阻值(约为10Ω),于是他从学校实验室借了一些器材,连接了如图甲所示的实物电路,其中滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样。
物理量 实验序号 | 电压U(伏) | 电流I(安) |
1 | 2.8 | 0.22 |
2 | 2.2 | 0.27 |
3 | 1.6 | 0.30 |
(1)用图(甲)所示电路测量未知电阻所依据的原理是_____;实际操作中,小华小组发现两个电表只有一个有示数,初步检查确认,电路接线完好,两个电表均无故障,则发生故障的元件应是_____。
A.电源 B.电阻Rx C.滑动变阻器
(2)另一组的小明按照电路图连接实物电路,检查无误后闭合开关发现电压表如图乙所示,各元件均无故障,则造成这一现象的原因可能是:_____。
(3)正确操作后闭合开关,电流表示数为0.12A,电压表示数为1.8V,则电源提供的实际电压为_____V,计算Rx 的阻值为_____Ω.为了使测量结果更可靠,下一步的操作是_____。
(4)随后小华改做“测定小灯泡的电功率”实验,重新选择了电源(电压保持不变)、待测小灯泡(标有“0.27A”字样)、电流表、电压表(只有0~3V档完好)、滑动变阻器、开关及导线若干。小华正确连接电路后进行实验,在移动变阻器滑片至某一位置时,发现电压表示数为3V、电流表示数为0.22A.他经过思考重新连接电路进行实验,将新测得的三组数据记录在表格中,则小灯泡的额定功率为_____W。