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某物理研究小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆、OA...

某物理研究小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆、OA100cmO为支点,OBBA14;已知报警器R0的阻值恒为10Ω,压力传感器R固定放置,压力传感器受到的压力FR的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时,闭合开关S,电压表的示数为1V;当托盘所受的压力增大,电压表的示数达到2V时,报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计,电压表的量程为03V。求:

1)电源电压;

2)当报警器开始报警时,压力传感器受到的压力;

3)当托盘受到的压力为120N时,报警器是否报警:

4)当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为56时,托盘受到的压力。

 

(1)4V(2)20N(3)报警(4)150N 【解析】 (1).由于当托盘空载时,闭合开关S,电压表的示数为1V,所以,电路中的电流是: 由图乙知道,此时传感器的电阻是R=30Ω,故电源电压是: U=I1(R0 +R)=0.1A×(10Ω+30Ω)=4V; (2).当报警器开始报警时,电路中的电流是: , 此时传感器的电阻是: , 由图乙知道,此时传感器受到的压力为20N; (3).由杠杠的平衡条件F1 L1 =F2 L2 知道, F托盘 ×OB=F×OA; 又因为OB:BA=1:4,所以, OB:OA=1:5, 压力传感器受到的压力是: 由于F=20N开始报警时,而此时F'>F,所以,报警器报警; (4).为了保证电路安全,电路的最大电流和功率分别是: 由于电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值是: ,所以, 此时,电路的输出功率是: 即 , 由图乙知道,当压力传感器R''=6Ω时,压力传感器受到的压力为F''=30N;由杠杠平衡条件知道,此时托盘受到的压力是: 。 答:(1).电源电压为4V; (2).当压力达到20N时,压力传感器开始报警; (3).会报警; (4).此时托盘的压力为150N  
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某同学设计了一个利用如图1 所示的电路来测量海水的深度,其中 R1=2Ω 是一个定值电阻, R2 是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力 F 的变化关系如图 2 所示,电源电压保持 6V 不变,将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中,放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为 0.02m2 的面承受海水压力.(设海水的密度 ρ 海水=1.0×10 3kg/m3g 10N/kg

1 当电流表示数为 0.2A 时,求压敏电阻 R2 的阻值;

2 如图 2 所示,当压敏电阻 R2 的阻值为 20Ω 时,求此时压敏电阻 R2 所在深度处的海水压强;

3 若电流的最大测量值为 0.6A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?

 

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如图甲所示是健身房常用的拉力器设计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起。电压表量程为03V,均匀电阻丝MN长为10cm、电阻R110Ω,电源电压U6VPR1间的摩擦不计。

(1)R0的作用是____________________________(写出一条即可),当作用在拉环上的力越大时,电压表的示数就越________

(2)为保证电压表能正常工作,电路中R0至少应为多大_____________

(3)当拉环不受拉力时,滑片P处于M端,闭合开关后,已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F的关系如图乙所示,若R020Ω,通过计算说明,开关S闭合后,当电压表指针指在1V处,作用在拉环上水平向右的拉力为多大_____________

(4)在保证元件安全的条件下,此拉力器所能承受的拉力范围为多少_____________

 

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如图是我市新农村建设中一道靓丽的风景——风光互补路灯,“有风无光”风力发电机发电,“有光无风”太阳能电池板发电,二者皆备时同时发电,并日夜蓄能,某型号的该路灯额定功率为50 W,太阳能电池板的面积为1 m2,平均输出功率为100 W。试问:

(1)风力发电机利用风力发电时,是将________能转化为电能。

(2)某“和谐村寨”安装这种“风光互补路灯”100盏,如果每天路灯正常工作10 h,一月(30天)消耗的电能相当于完全燃烧多少千克的煤所放出的热量?(煤的热值为3.4×107 J/kg)(结果保留一位小数) ________

(3)若太阳能的辐射功率为800 J/s·m2)(1 s内辐射在1 m2上的太阳能为800 J),则太阳能电池板的光电转化效率为多少?________

(4)从物理学的角度说出这种“风光互补路灯”的优点有哪些?(答两点即可) ________

 

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小明家用铁皮桶制作简易太阳能热水器,替代燃烧木柴的加热方式。小明观测到某日铁皮桶装满水后,经过一天的太阳光照,水温从20 ℃升高到60 ℃。已知铁皮桶的容积为50 Lc4.2×103 J/kg·℃),ρ1.0×103 kg/m3,问:

(1)太阳能热水器工作过程中是通过________的方式提高水的内能。

(2)当日桶内的水吸收的热量有多大?________

(3)设用燃烧木柴加热,木柴完全燃烧释放热量的28%被桶内水吸收,则当日使用该太阳能热水器可节约多少木柴?(q木柴1.2×107 J/kg ________

 

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为了改善能源结构,减少污染物排放,大力发展清洁能源,三门峡市大力发展风电场,在过去闲置的山地、丘陵地带,耸立起高约90米、风叶半径60米、单机容量3 000千瓦,总装机容量200万千瓦的风电场。

(1)风力发电是将________能转化为电能;

(2)总装机容量200万千瓦的风力发电机组同时工作,若每天平均发电10小时,6天向电网输送的能量是多少kW·h?这些电能可供功率为6 000 kW的动车组运行多长时间?_____

(3)火电站燃煤发电的效率是30%6天内风力发电机组产生的电量相当于燃烧多少吨煤?(煤的热值q3×107 J/kg) _____

 

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