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河南省实验中学初三物理兴趣小组为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统,其电路设计如...

河南省实验中学初三物理兴趣小组为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统,其电路设计如图甲。控制电路电源电压U1=12VR0=60ΩRF为压敏电阻,电磁铁线圈电阻忽略不计;压敏电阻RF放置于水箱底部(图乙),其阻值与压力有关,阻值随水位变化关系如下表。工作电路包括注水系统和喷淋系统,其电源电压U2=220V;圆柱体水箱底面积S=0.4m2.当通过电磁铁线圈的电流大于等于0.1A时,衔铁恰好被吸下,注水系统停止工作,此时电流表示数I1=1A;当水位下降到1米时,衔铁恰好被拉起,注水系统开始给水箱注水,此时电流表示数I2=2A

水位(米)

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

压敏电阻RF阻值(欧)

300

200

125

90

70

65

62

60

59

 

1)水箱内的水位最高可以达到多少米?

2)当水箱内水位下降到1米时,控制电路的电功率为多大?

3)已知喷淋系统一直给草坪喷水,每秒钟喷水恒为0.001m3;注水系统工作时,每秒钟给水箱注水恒为0.005m3.求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内,工作电路消耗的电能。

 

(1)2m(2)0.96W(3)1.32×105J 【解析】 (1)当通过电磁铁线圈的电流大于等于0.1A时,衔铁恰好被吸下,注水系统停止工作,此时的水位即最高水位。由欧姆定律可得,电路总电阻: R==120Ω, 根据串联电路的电阻特点可知,压敏电阻的阻值: RF=R﹣R0=120Ω﹣60Ω=60Ω,由表可知最高水位为2m;(2)根据表中数据可知,当水箱内水位下降到1米时,RF'=90Ω, 此时电路中的电流:I'==0.08A, 此时控制电路的电功率:P=U1I'=12V×0.08A=0.96W; (3)水位降到1m时开始注水,水位上升到2m时停止注水,当水位再次下降到1m时,再次开始注水。注水系统的电流:I3=I2﹣I1=2A﹣1A=1A,喷淋系统的功率:P喷淋=UI1=220V×1A=220W,注水系统的功率:P注水=UI3=220V×1A=220W,过程一:水位1m上升到2m,喷淋系统和注水系统同时工作,注入水的体积为: V=0.4m2×1m=0.4m3, 注水和喷淋系统同时工作的时间:t1==100s, W1=Pt1=440W×100s=4.4×104J;程二:只有喷淋系统工作,t2==400s, W2=P喷淋t2=220W×400s=8.8×104J, 工作电路消耗的电能:W=W1+W2=4.4×104J+8.8×104J=1.32×105J。  
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考点分析:
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如图所示为某款无人机(多功能飞行器),该款无人机的质量为2.5kg。它具有4个旋翼,可通过无线电进行操控,其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。g=10N/kg

1)起飞时,增大四个旋翼的转速,使吹向下方的风量增加,无人机就会上升,这是因为_____。在空中飞行时,只要增大_____(选填)侧两个旋翼的转速,就能使无人机左侧抬升,向右倾斜飞行。

2)若该机在30秒内匀速竖直上升120米进行空中拍摄,则此过程中无人机克服自身重力做功的功率是多大_____

3)当该无人机静止在水平地面上时,与地面的接触面积为40cm2,请计算此时无人机对水平地面的压强____

4)该机所需的能量是由一块输出电压为15V,容量为6000mAh的电池提供。若电能的75%用于飞行,飞行时的平均功率为90W,则该机最多能飞行多少时间______

 

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如图所示是小明测定小灯泡的电功率的实验过程,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)。

1)小明连接的实物电路如图甲所示,有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打×,并补画出正确的连线。

_____

2)纠正电路错误后,闭合开关,移动滑片P到某一点,电压表的示数如图乙所示,若要测量小灯泡的额定功率,应将实物电路中的滑片P向滑动变阻器的_____(选填)端移动,才能使电压表的示数为2.5V

3)移动滑片P,记录多组电压表和电流表的示数,并绘制出如图丙所示的IU图象。根据图象信息,可计算出小灯泡额定功率是_____W

4)改正实物连接图甲的错误后,该电路还可以用来做其它实验,请你写出其中两个:①_____    _____

5)完成上述实验后,小明在缺少电压表的情况下,根据绘制出的图丙小灯泡电流与电压关系图象,设计出了一个测量未知定值电阻的电路,如图丁所示。请根据电路图写出其中一次测量的实验步骤:

①闭合开关S1,断开开关S2,调节滑动变阻器的滑片,使_____

②闭合开关S2,断开开关S1_____

Rx=_____

 

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小明在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中,做了如图一所示的实验,将同一物体A逐渐浸入到密度为ρ0的液体中,并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律,得出以下一些结论:

1)分析比较实验序号图一中甲、乙、丙可初步得出结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力_____;分析比较实验序号图一中的甲、丙、丁可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度_____(选填有关无关)。

2)由实验可知A物体的重力为_____NA物体浸没在液体中时所受的浮力是_____N

3)同组的小华同学利用浮力测出了金属块B的密度,她具体操作如下:

①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有2/5高度露出液面,如图二甲所示,则木块底部所受液体的压强是_____(用相关的物理量表示)。

②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,如图二乙所示。

③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2,如图二丙。

④则B物体的密度ρB=_____(用相关的物理量表示)。

 

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小明在探究通电螺线管的外部磁场实验中,设计了如图一所示电路。实验时:

1)可通过观察_____判断通电螺线管的磁极。

2)小明猜想:通电螺线管的磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中,他将开关Sl换到2上时,调节变阻器的滑片P,再次观察电流表示数及吸引大头针的数目,此时调节滑动变阻器是为了_____,来探究通电螺线管的磁场强弱与_____的关系。

3)为了探究通电螺线管的磁极性质,小明对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图二所示的四种情况。分析情况可知,螺线管的磁极由_____(选填电流方向绕线方式电流大小)决定。

 

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如图所示,AB为平面镜,MN为水平放置在平面镜上方的遮光板,S为一发光点,人在哪些区域能看到发光点S在平面镜中成的像呢?请画出在遮光板MN左侧能够观察到发光点S在平面镜中的像的范围。

_____

 

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