如图所示,是一个照明系统模拟控制电路,已知电源电压U=4.5V,定值电阻R1=5Ω。滑动变阻器R2上标有“25Ω 1A”,R3为光敏电阻,其阻值随光照度的变化遵循某一规律,部分数据如下表所示(相同条件下,光越强,光照度越大,光照度单位为勒克斯,符号为lx,白天光照度大于3lx),当R1两端电压低至0.5V时,控制开关自动启动照明系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响)。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时,照明系统内照明灯自动工作。
(1)闭合开关S,将滑片P移至b端,求E0为多少?
(2)要使E0=1.5lx,则R2接入电路的电阻应调为多大?若环境的光照度降至1.5lx时能保持3min不变,求这段时间内R2消耗的电能?
(3)本系统可调E0的最小值是多少?
光照度E/lx | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 |
光敏电阻R3阻值/Ω | 60 | 30 | 20 | 15 | 12 | 10 |
小军同学在一次科技活动中了解到有一种用半导体材料制成的热敏电阻,其电阻值随温度变化的关系图像如图甲。小军同学根据所学的知识设计了如图乙所示的电路图,图中R为热敏电阻,R0为定值电阻。已知电源电压恒为24V,电流表的量程为0~0.6A。通过测量他得知,当空间温度为20℃时,电流表的示数为0.2A。
(1)求定值电阻R0的阻值;
(2)当空间的温度为40℃时电路消耗的总功率为多少?
(3)若在热敏电阻R两端并联一个量程为0~15V的电压表(如图丙),为保证电路各元件安全,则空间温度的变化范围为多少?
如图甲所示,柱形储水箱的底面积为 400cm2,在其底部紧密嵌入一个压敏电阻 Rx(上表面与水接触并涂有绝缘漆,其阻值与储水箱水深 h 的关系如图乙所示),Rx 所在电路的电源电压为 30V,A 为水位指示表(由量程为 0~0.6A 的电流表改成)。把重为 8N 的柱体 A 与重为 20N 的正方体 B 用细绳连接,放入水箱底部,B 未与 Rx 接触, A 的底面积为 200 cm2、高为 10 cm,B 的边长为 10 cm。向水 箱中缓慢注水,当 A、B 之间的绳子拉力为 4N 时停止注水,此时电流表的示数为 0.24A 。求:
(1)电流表的示数为 0.24A 时,储水箱中水对水箱底部的压强;
(2)若继续向储水箱中加水直至 B 对水箱底部压力刚好为 0,此时水面上升的高度;
(3)在(2)问基础上,若再将 A 竖直向上提升 17cm,此时电流表的示数。(细绳的体积忽略不计且不会 被拉断)
电子地磅在实际生活中用途越来越广,某常用的电子地磅的一种工作电路简化如图所示,显示质量大小的仪表V(实质是电压表)。
为了探究电子地磅的奥秘,小李在实验室找到了电源电压为6V的电源,一个定值电阻R0,一个压敏电阻,其说明书上写着电阻R的阻值与所受压力F变化的关系部分数据如下表所示。
压力F/N | 0 | 1 | 3 | 5 | 7 | 10 |
电阻R/Ω | 50 | 40 | 25 | 15 | 10 | 5 |
他按照如图(1)连接了地磅工作原理的电路。闭合开关后,他将厚度不计,重1N,底面积为50cm2,装有8cm深水的直柱形容器置于压敏电阻上,如图(2)甲所示,读出电压表此时示数为3V。他又用一根轻质细线系了一个小球,将球浸没在水中静止且不接触烧杯的底和侧壁,如图(2)乙,读出电压表示数为3.6V;他轻轻将球放下,如图(2)丙,读出电压表示数为4.5V。求:
(1)小球未放入时,水对容器底部的压力;
(2)电阻R0的阻值;
(3)小球的密度为多少?
甲、乙两地相距40km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω.现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,枪修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6v)、定值电阻Ro(阻值为20Ω)、电压表(量程为0~3V)以及开关等与输电线组成了一个检测电路(如图所示,电压表未画出):闭合开关后,电压表示数为2V;解答如下问题:
(1)根据题意判定电压表的连接位置,将它接入检测电路;
(2)计算出短路位置离甲地的距离。
喜爱物理的小夏发明了一个简易台秤,其内部电路图如图甲所示,其中R0为压敏电阻,它的阻值随所受压力的增大而减小,如表格所示,电流表的表盘被改装为台秤的示数。当电流表的示数达到最大值时,台秤达到称量的最大值。若电源电压为6V,电流表的量程为0~0.6A,定值电阻R的阻值为6Ω。求:
压力/N | 3 | 6 | 10 | 15 | 20 |
R0阻值/Ω | 24 | 20 | 14 | 6 | 4 |
(1)当电流表示数为0.2A时,台秤的示数为多少N?
(2)如图乙所示,在该台秤上放置一个重为25N的均匀柱体A,并用一根轻质不可伸长的细线绕过定滑轮(不计摩擦)将A与B相连,B是重为15N、高为12cm,且底面积SB=100cm2的均匀柱体,将B置于足够高的薄壁柱形容器中(该薄壁柱形容器底面积S容=200cm2)。B与薄壁容器底部无挤压,则此时电流表相应的读数为多少?
(3)若足够高的薄壁柱形容器重为6N,则在第(2)问的基础上,向薄壁容器中缓慢加入一定量的水,为了保证电路的安全,该薄壁柱形容器对支持面的最大压强是多少Pa?