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某科技兴趣小组制作了一艘小潜水艇.为了测量该潜水艇的下潜深度,他们设计了如图甲所...

某科技兴趣小组制作了一艘小潜水艇.为了测量该潜水艇的下潜深度,他们设计了如图甲所示的电路,其中电源电压U12 VR0是阻值为20 Ω的定值电阻;为深度表,其实质是一只量程为0100 mA的电流表,R是一种压力传感器,它用于感应压力,其受力面积为60 cm2(假设R所能承受的压力足够大),其阻值R随压力F变化的关系如图乙所示.已知水的密度为1.0×103 kg/m3g10 N/kg,试问:

(1)潜水艇通过改变自身重力实现浮沉,在水下潜行的潜水艇若要上浮,应该______ (选填“向水仓注水”或“从水仓排水”),潜水艇上浮未露出水面的过程中,其受到的浮力______ (选填“变大”“变小”或“不变”)

(2)当该潜水艇浮在水面(压力传感器未浸入水中)时,电路中的电流______

(3)图甲电路能测量的最大深度是______米?

(4)在不更换压力传感器的情况下,为了增大图甲电路所能测量的最大深度,应对该电路怎样进行改进?______ (写出一种方法即可)

 

从水仓排水 不变 0.024 A 5 m ①换用更大量程的电流表;②再串联一个电阻;③增大R0的阻值;④减小电源电压等. 【解析】 【解析】 (2)当潜水艇浮在水面上时,传感器受到的压力F=0 N,对应的电阻R=480 Ω 电路中的电流I===0.024 A (3)潜水艇下潜的深度越深,受到的压力F越大,由图乙可知压力传感器R的阻值越小,则电路中的电流越大 当电流I′=100 mA=0.1 A时,潜水艇下潜最深,此时电路中的电阻最小,为R总===120 Ω 压力传感器的阻值R′=R总-R0=120 Ω-20 Ω=100 Ω 由图乙可知当此时压力传感器所受压力F′=300 N 此时受到水的压强p===5×104 Pa 此时水的深度h===5 m (4)在不更换压力传感器的情况下,为了增大图甲电路所能测量的最大深度,可以考虑以下措施:①换用更大量程的电流表;②再串联一个电阻;③增大R0的阻值;④减小电源电压等.  
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考点分析:
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小明去洛阳市白云山游玩时,对景区中的玻璃栈道十分感兴趣,查找资料得知玻璃栈道的“超重检测报警系统”原理电路如图甲所示,当玻璃栈道承受的压力小于安全值时,绿灯亮、红灯灭,行人可以通过;当玻璃栈道所受压力大于或等于安全值时,红灯亮、绿灯灭,此时禁止行人继续进入栈道.控制电路中电池组的电压为6 V,压敏电阻Rx安装在玻璃表面,它的阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示,定值电阻R0的阻值为80 Ω,电磁继电器线圈的阻值为20 Ω。当流过线圈的电流大于或等于30 mA时,衔铁被吸下。g10 N/kg,试问:

(1)当玻璃栈道上的行人总重变大时,压敏电阻Rx的阻值将______ (选填“变大”“变小”或“不变”);“超重检测报警系统”中______ (选填“A”或“B)灯为红灯;

(2)当玻璃栈道上没有行人和物品时,通过压敏电阻Rx的电流是多少?此时控制电路消耗的功率是______

(3)“超重检测报警系统”报警时,玻璃栈道上的人员总质量最少为______吨?

(4)若该报警系统使用一段时间后控制电路电池组的电压略有降低,请你分析该“超重检测报警系统”恰好报警时玻璃栈道上人员的总质量与原来相比将如何变化______(简要说明分析过程)

 

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图甲所示为一款电子秤的工作原理图,R1为压敏电阻,允许通过的最大电流为0.4 A,其阻值与受到的压力F的关系如图乙所示.R2为定值电阻,阻值为24 Ω.已知电源电压U16 V,秤盘和压杆质量忽略不计。试问:

(1)当秤盘上所放物体的重力增加时,压敏电阻R1的阻值______,电流表的示数______(均选填“变大”“变小”或“不变”)

(2)秤盘上不放重物时,电流表示数是多大?R2消耗的电功率是______

(3)秤盘上物体的重力不能超过______

(4)如果使电子秤所能称量的最大物重增加100 N,在不改变电源电压和R1的前提下,试通过计算说明应如何改变______

 

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科学兴趣小组设计一款集水位测量、自动注水和贮满报警等功能为一体的蓄水装置,工作原理如图甲所示,电源电压15 V保持不变,R0是阻值为10 Ω的定值电阻,R1是长20 cm、阻值为20 Ω的电阻丝,滑片P把电阻丝与轻质弹簧的指针连在一起.重200 N的圆柱体金属块M高为80 cm、底面积为200 cm2,并悬挂在阻值忽略不计的轻质弹簧下端.闭合开关S后,当水箱中水位下降至最低警戒线A处时,M的下表面刚好与水面齐平,开始注水;当水箱中水位升高至最高警戒线B处时,M刚好浸没在水中,此时滑片P恰在R1最上端,水泵自动停止注水,同时电铃发出响声报警.已知弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙所示.(注:电磁铁线圈的电阻忽略不计,ρ1.0×103 kg/m3g10 N/kg)试问:

(1)闭合开关S,电磁铁的上端是______ (选填“N”或“S)极;当水位上升时,电压表的示数______ (选填“变大”“变小”或“不变”)

(2)当水位处于最高处时,电阻R0消耗的电功率是______

(3)水箱中水位处于A点时,开始给水箱蓄水,水位上升,当圆柱体露出水面部分的长度为30 cm时,电压表示数为______

(4)若要将该自动蓄水装置最高警戒水位适当调低,可采取的措拖是______(答出一点即可)

 

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如图甲为集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人,它可以通过红外线传感器不断发射和接收红外线,从而自动获知房间布局.机器人充电时的电压为36 V,充电电流为2 A,充满电需要2 h。工作时电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒.机器人扫地时所受阻力与速度的关系图像如图乙,若该机器人在1 min内沿直线匀速清扫地面的距离为12 m。试问:

(1)扫地机器人将灰尘、杂物吸入集尘盒利用的物理原理是______。机器人利用______波实现定位功能;

(2)机器人在1 min内动力所做的功是______

(3)假如机器人清扫地面时能量利用效率为90%,则此过程中机器人电动机工作时的电功率是______(保留一位小数)

(4)若机器人始终以当前速度匀速清扫地面,则两次自动充电的最短时间间隔是______小时?

 

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如图甲是一款装有USB发电机的单车,可以在行驶过程中产生电能,为电池充电;电池可以通过USB输电线为手机等小电器充电。USB发电机的主体部分为一个黑色盒子,内置电池及发电装置,电池充电、放电电压均为5 V,充电电流与单车行驶速度的关系如图乙所示,电池放电时的电流恒为1 A。已知单车的质量为10 kg,骑行过程中受到的阻力为总重的0.05倍。某次一位质量为60 kg的骑手以22 km/h的速度沿水平道路边骑单车边给手机充电(假如电池存储的电能全部用于手机充电)g10 N/kg,试问:

(1)当骑行单车给内置电池充电的过程中,电池相当于电路中的______ (选填“电源”或“用电器”)

(2)骑行过程电池充电功率是______

(3)骑手骑车时牵引力做功的功率是______(结果保留一位小数)

 

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