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图甲的储水容器底有质量0.5kg,底面积100cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质...

图甲的储水容器底有质量0.5kg,底面积100cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连,距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所示,其电源电压U12VR010Ω,当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如下表所示(弹簧均在弹性限度内)。求:

压力F/N

2

4

12

15

电阻R

110

70

16

10

 

(1)浮桶的重力是多少牛?

(2)未加水时,力敏电阻所受压力为2N,电流表的示数是多少安?

(3)当容器内的水深达到多少米时,双控阀门才打开排水?

(4)因实际条件发生变化,需要提高排水双控阀门的位置,若保持其他条件不变,此时应该如何调整R0的阻值?请简述分析过程。

 

(1)5N;(2)0.1A;(3)0.6m;(4)增大R0的阻值,分析过程见解析 【解析】 【解析】 (1)浮桶的重力:G=mg=0.5kg×10N/kg=5N (2)未加水时,力敏电阻所受的压力为2N,由表可知:此时力敏电阻R的阻值为110Ω 此时电路中的总电阻:R总=R0+R=10Ω+110Ω=120Ω 故电流表的示数:I===0.1A (3)已知当电流表示数为0.6A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水 此时电路中的总电阻:R总′===20Ω 此时力敏电阻的阻值:R′=R总′-R0=20Ω-10Ω=10Ω 由表可知:此时力敏电阻所受的压力F′=15N 由于物体间力的作用是相互的,则此时浮桶所受的弹簧的压力也为15N 此时浮桶受到竖直向下的重力、弹簧对它竖直向下的压力、水对它竖直向上的浮力 则浮桶受到的浮力:F浮=G+F″=5N+15N=20N 由F浮=ρ水gV排得浮桶排开水的体积: V排===2×10-3m3 此时浮桶浸入水中的深度: h浸===0.2m 故此时容器内水的深度:h=h浸+h0=0.2m+0.4m=0.6m (4)当排水时容器内的水深变大,开始排水时浮桶浸入水中的深度变大,浮桶受到的浮力变大,力敏电阻受到的压力变大,所以此时力敏电阻的阻值变小;根据欧姆定律可知要使电路中的电流仍为0.6A时开始排水,则电路总电阻应不变,所以根据串联电路电阻规律,应增大R0的阻值。  
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如图甲所示,是某科技小组的同学们设计的恒温箱电路图,它包括工作电路和控制电路两部分,用于获得高于室温、控制在一定范围内的“恒温”。工作电路中的加热器正常工作时的电功率为1.0kW;控制电路中的电阻R为滑动变阻器,R为置于恒温箱内的热敏电阻,它的阻值随温度变化的关系如图乙所示,继电器的电阻R010Ω,当控制电路的电流达到0.04A时,继电器的衔铁被吸合;当控制电路中的电流减小到0.024A时,衔铁被释放。则:

(1)该恒温箱的控制电路利用电磁继电器实现“恒温”功能,当恒温箱内的温度降低时,通过电磁铁的电流将______(选填“变大”“变小”或“不变”),电磁铁的上端为______极。

(2)正常工作时,加热器的电阻值是多少?____

(3)当滑动变阻器R390Ω时,恒温箱内可获得的最高温度为150℃,如果需要将恒温箱内的温度控制在最低温度为50℃,那么,R的阻值为多大?____

 

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如图甲是汽车的一种自动测量油箱内油量的简易装置,R是阻值均匀的变阻器,它的滑片连在杠杆的一端,当油箱内油面发生变化时,浮标通过杠杆使滑片P在电阻R上滑动,引起油量表的指针偏转。油量表实际上是一个有“00.6 A”和“03 A”两个量程的电流表,电源电压为12 V且保持不变,R010 Ω。当长方体油箱中有55升汽油时,测量表的指针满偏,此时R0两端的电压为6 V;当油箱中的汽油还有5升时,滑片P刚好在R的中点,油量表的示数如图乙所示,此时报警电路(图中未画出)开始自动报警,提醒司机尽快加油。油箱中汽油的体积V和变阻器接入电路的电阻R的关系如图丙所示。问:

(1)当油箱中油量下降时,油箱底部受到的压强______(选填“变大”或“变小”),油量表示数将________(选填“变大”或“变小”);

(2)油箱装满汽油时R0消耗的电功率是多少______

(3)变阻器R的总电阻是多少______

(4)当油量表的示数为0.4 A时,油箱里还有多少升汽油______

 

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某款水位自动测控仪的测量原理如图17甲所示,电源电压U恒为15V,定值电阻R0=10Ω,R1为一竖直固定光滑金属棒,总长40cm,阻值为20Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比.弹簧上端固定,滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计.圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,80N,60cm,底面积为100cm2.当水位处于最高位置A,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端;当水位降至最低位置B,M的下表面刚好离开水面.已知弹簧所受拉力F与其伸长量∆L的关系如图乙所示.闭合开关S,试问:

1)当水位下降时,金属棒接入电路的长度________ ,电压表示数________(两空均选填增大减小

2)当水位处于位置A.电压表的示数为多少______?

3)水位由位置A降至B这一过程,弹簧的长度增加了多少?电压表的示数变化了多少_______?(已知ρ=1.0×103kg/m3,g10N/kg

 

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小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置,工作原理如图甲所示ABO为一水平杠杆,O为支点,OA:OB=5:1,当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到6V时,报警器R0开始发出报警信号已知电路中电源电压为8V,R0的阻值恒为15Ω,压力传感器R固定放置,其阻值随所受压力F变化的关系如图乙所示,踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计试问:

(1)由图乙可知,压力传感器R的阻值随压力F的增大而_______

(2)当踏板空载时,闭合开关,电压表的示数为多少_________

(3)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少________

(4)若电源电压略有降低,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,刚踏板触电B应向_______(选填)移动,并简要说明理由_______

 

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在课外活动中,同学们设计了一种物品自动筛选器,可将质量小于一定标准的物品自动剔除,其原理如图所示:放在水平轻质传送带上的物品,经过装有压敏电阻R的检测区时,使R的阻值发生变化,其阻值随压力,变化的关系如图所示.已知电源电压为12VR0为定值电阻,当电路中电压表示数小于2.4V时,机械装置启动,将质量不达标的物品推出传送带,实现自动筛选功能.gl0N/kg.试问:

1)当物品随传送带匀速运动时,物品_________(选填不受)摩擦力.

2)当检测区上没有物品时,电压表的示数为2VR0的阻值为多少?____

3)当压敏电阻的电功率最大时,电路中的电流为多少?_______此时在检测区上物品的质量是多少?________

4)电路中的电池使用一段时间后,电源电压会降低,能通过检测区物品的最小质量将______(选填增大减小).

 

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