接到c点,电压表测总电压,电压表有明显偏转,说明由a、c两间到电源是通路,断路发生bc之间的R上;
②由乙图知,电流表使用0﹣0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.32A, 根据I=知, Rx==
=5Ω;
(2)①由实验步骤,I2>I1,说明R与Rx并联,闭合开关S1、S2时两者并联。只闭合开关S1时,只有R接入电路中,由此连接实物如图所示:
实验步骤:
A.为了保护电路,闭合开关前滑片在阻值最大处,故需要将开关S1和S2都断开,变阻器的滑片P移到最左端处,观察到电流表无示数;
B.保持滑片P位置不变,只闭合开关S1时,读取电流表的示数为I1; 此时只有R接入电路中,且R最大阻值为R0, 所以电源电压U=U0=I1R0,
C.再闭合开关S2时,读取电流表的示数为I2(I2>I1), 此时两者并联,通过Rx的电流,Ix=I2﹣I1。 所以Rx=
=
。
故答案为:(1)断开;右;①bc之间的R断路;②0.32;5;(2)①见上图;A、最左端;B、不变;②
五.计算题(第24题8分,第25题8分,共16分)解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的计算步骤,只写出最后答案的不能得分.
24.(8分)如图是某电器设备内的一部分电路,电源电压恒为12V,R1为定值
。
电阻,R2为标有“100Ω5A”字样的滑动变阻器,R3为标有“3V0.9W”字样的定值电阻,电流表A2选用的是0~0.6A量程。
(1)当闭合S、S1、S2时,电流表A1的示数为0.3A,求R1的阻值及这种情况下整个电路消耗的最小和最大功率;
(2)当闭合S,断开S1、S2时,为保证整个电路安全,求滑动变阻器接入电路的阻值范围
【解答】解:(1)当闭合S、S1、S2时,R3被短路,R1与R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,A2测量干路中的电流,由题意知, U1=U2=U=12V
由I=得,R1的阻值为: R1=
=
=40Ω
当滑动变阻器的阻值最大时,电路中的电流最小,则: I最小=I1+
=0.3A+
=0.42A
所以电路的最小功率为: P最小=UI最小=12V×0.42A=5.04W
电流表A2选用的是0~0.6A量程,所以电路的最大电流为0.6A,则电路的最大功率为:
P最大=UI最大=12V×0.6A=7.2W
(2)当闭合S,断开S1、S2时,R2与R3串联,根据R3的规格,其允许通过的最大电流为: I3=
=
=0.3A,
R3的阻值为:
R3===10Ω
电流表A2选用的是0~0.6A量程,所以电路中允许通过的最大电流为0.3A,此时对应滑动变阻器的最小值,由I=得,电路中的总电阻为: R总最小=
=
=40Ω
所以滑动变阻器的最小值为: R最小=R总最小﹣R3=40Ω﹣10Ω=30Ω
由题意知,滑动变阻器的最大值允许达到100Ω。
答:(1)R1的阻值为40Ω;整个电路消耗的最小功率为5.04W,最大功率为7.2W; (2)滑动变阻器接入电路的阻值范围为30Ω~100Ω。
25.(8分)如图是太阳能热水器内部水箱的结构示意图。A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体,密度为2×103kg/m3,悬挂在水箱顶部的压力传感开关S上。当S受到竖直向下的拉力达到一定值时闭合,电动水泵M开始向水箱注水;当拉力等于10N时,S断开,电动水泵M停止注水,此时水箱水位最高为1.2m.g取10N/kg.求:
(1)若水箱内有100kg的水,该太阳能热水器将水从20℃加热到50℃时水吸收的热量。[C水=4.2×103J/(kg?℃)]
(2)停止注水后水箱底部受到的水的压强。
(3)若A、B的体积均为400cm3,A、B受到的总重力。
(4)正常情况下水箱中的水位最高时如图所示,A受到的浮力(开关S下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)。
【解答】解:
(1)100kg的水,从20℃加热到50℃时水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×100 kg×(50℃﹣20℃)=1.26×107J;
(2)电动水泵M停止注水时水箱水位最高为1.2m,水箱底部受到的水的压强: p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1.2m=1.2×104Pa; (3)由G=mg和ρ=可得A、B的总重力: G
总
=m
总
g=ρV
总
g=ρ(VA+VB)g=2×103kg/m3×(4×10﹣4m3+4×10﹣4m3)×
10N/kg=16N
(4)正常情况下,当水位最高时,S断开,电动水泵M停止注水,拉力等于10N时,
此时:F总浮=G总﹣F=16N﹣10N=6N,
B浸没在水中,由F浮=ρ水gV排可得B受到的浮力: FB浮=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×4×10﹣4m3×10N/kg=4N, FA浮=F总浮﹣FB浮=6N﹣4N=2N。
答:(1)若水箱内有100kg的水,该太阳能热水器将水从20℃加热到50℃时水吸收的热量为1.26×107J;
(2)停止注水后水箱底部受到的水的压强1.2×104Pa; (3)A、B受到的总重力为16N;
(4)正常情况下水箱中的水位最高时,A受到的浮力2N。
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