在如图甲所示电路中,电源电压U恒定,电阻R1=20Ω,R2为滑动变阻器。闭合开关后当滑动触头P从a端滑到b端时,电压表V1、V2示数的关系如图乙所示。求:
(1)电源电压U;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)当滑动触头移到滑动变阻器的中间位置时,电阻R1消耗的电功率。
(1)电源电压U=12V;
(2)滑动变阻器的最大阻值为40Ω;
(3)当滑动触头移到滑动变阻器的中间位置时,电阻R1消耗的电功率为1.8W。
【分析】(1)由电路图可知,当滑片在a端时滑动变阻器R2被短路,电压表V2示数为零,电路为R1的简单电路,电压表V1测电源的电压,由乙图读出电源的电压;
(2)当滑片在b端时,R1与R2的最大阻值串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;此时电压表V2示数最大,由乙图读出电压表V1、V2示数;根据欧姆定律求出此时电路中的电流和滑动变阻器的最大阻值。
(3)当滑动触头移到滑动变阻器的中间位置时,根据串联电路的特点和欧姆定律求出电路的电流,根据P=I2R可求电阻R1消耗的电功率。
【解答】解:(1)由电路图可知,当滑片在a端时滑动变阻器R2被短路,电压表V2示数为零,电路为R1的简单电路,电压表V1测电源的电压,由乙图可知:电源的电压U=12V;
(2)当滑片在b端时,R1与R2的最大阻值串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;此时电压表V2示数最大;
由乙图可知:U1=4V,U2最大=8V,
则电路中的电流I==
=0.2A,
则根据I=可得:
R2==
=40Ω;
(3)当滑动触头移到滑动变阻器的中间位置时,则R2中=R2=
×40Ω=20Ω,
则总电阻R=R1+R2中=20Ω+20Ω=40Ω,
所以,电路的电流I中==
=0.3A,
电阻R1消耗的电功率P1=I中2R1=(0.3A)2×20Ω=1.8W。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是明白滑片移动过程中电路的变化情况和根据图象得出相关的信息。
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对生活垃圾进行分类既是当前的一种时尚,更是生态环保的需要。目前我市每天能产生900t左右的生活垃圾,若进行分类后,除去可回收垃圾和需要特殊处理的垃圾,将还有800t左右的垃圾需要处理。为了处理这些垃圾,益阳市建成了光大生活垃圾焚烧发电厂,它每天可以焚烧800t生活垃圾发电,经实践检测每完全燃烧1t生活垃圾可发电300kW•h.设整个发电过程中的效率为30%,求:
(1)生活垃圾的热值q;
(2)完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水,其中70%的热量被水吸收,1标准大气压下可烧开多少吨20℃的冷水。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)生活垃圾的热值q是3.6×106J/kg;
(2)完全燃烧1t生活垃圾产生的热量若用来烧开水,其中70%的热量被水吸收,1标准大气压下可烧开7.5吨20℃的冷水。
【分析】(1)根据Q放=mq、η==
联立可求生活垃圾的热值q;
(2)由公式Q=mq得完全燃烧1t生活垃圾产生的热量,再根据Q吸=Q放η求得水吸收的热量,然后由公式Q=cm(t﹣t0)求出水的质量。
【解答】解:(1)由题意可得,Q放=mq、η1==
联立可得生活垃圾的热值q:
q==
=3.6×106J/kg;
(2)完全燃烧1t生活垃圾产生的热量:
Q放总=mq=103kg×3.6×106J/kg=3.6×109J,
水吸收的热量:
Q吸=Q放总η2=3.6×109J×70%=2.52×109J,
由Q吸=cm(t﹣t0)得,可烧开水的质量为:
m水==
=7.5×103kg=7.5t。
【点评】本题考查了燃料的热值及其计算和吸放热公式以及效率公式的应用,是一道综合题。
“拔火罐”是我国传统医疗的一种手段。如图所示,医生先用点燃的酒精球加热小罐内的空气,随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后小罐便紧贴在皮肤上。已知大气压为1.0×105Pa,小罐开口部位的面积为10cm2,罐内空气冷却变为室温时其压强为9.0×104Pa,不计小罐重力。求:
(1)罐内空气对皮肤的压力;
(2)皮肤对小罐的支持力。
(1)罐内空气对皮肤的压力为90N;
(2)皮肤对小罐的支持力为10N。
【分析】(1)根据F=pS求得压力;
(2)先求得压力的大小,再根据力的平衡,以及作用力和反作用力,求得支持力的大小。
【解答】解:
(1)罐内空气对皮肤的压力;F内=pS=9.0×104Pa×10×10﹣4m2=90N;
(2)皮肤受到的外界大气压力:F外=p外S=1.0×105Pa×10×10﹣4m2=100N,
由力的平衡得火罐对皮肤的压力:F压=F外﹣F内=100N﹣90N=10N,
因为压力和支持力是一对相互作用力,故皮肤对火罐的支持力:F支=F压=10N。
【点评】本题考查有关大气压力的计算,难度不大。
小亮学了密度知识后,用天平和量筒来测量一块漂亮的鹅卵石的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,如图甲所示。调节该天平平衡时,首先应该 ;
(2)调节天平平衡后,测得鹅卵石的质量如图乙所示,则质量为 ;
(3)用细线拴住鹅卵石放入盛有适量水的量筒中测体积时,发现鹅卵石上附着有气泡。为了排除气泡,你采用的方法是 (写出一种方法即可),之后测得鹅卵石的体积为16ml;
(4)通过计算得到鹅卵石的密度为 g/cm3。
(1)游码归零;(2)41.6;(3)多次来回拉动细线使鹅卵石在水中上下运动;(4)2.6。
【分析】(1)天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度处,调节平衡螺母使天平的横梁水平平衡。
(2)物体的质量等于砝码的质量和游码对应的示数之和。
(3)物体浸没在水中,物体表面有气泡,要上下拉动物体使物体在水中运动。
(4)知道物体的质量和体积,根据密度公式求出物体的密度。
【解答】解:(1)天平放在水平桌面上,首先游码归零,然后再调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡。
(2)鹅卵石的质量:m=20g+20g+1.6g=41.6g。
(3)用细线拴住鹅卵石放入盛有适量水的量筒中测体积时,发现鹅卵石上附着有气泡。为了排除气泡,多次来回拉动细线使鹅卵石在水中上下运动,使气泡排出。
(4)鹅卵石的密度:
ρ==
=2.6g/cm3。
【点评】本题考查了天平的正确使用、量筒的使用、密度测量方法等,是比较典型的固体密度测量习题。
用如图所示的电路测量电阻Rx的阻值,其中电源电压恒定,定值电阻R0的阻值已知,S为单刀双掷开关。
(1)扼要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)
a. ;
b. 。
(2)Rx的表达式R= (用所测量的物理量及相应的符号表示)。
(1)a.开关S接a时,记录电流表的示数I0;
b.开关S接b时,记录电流表的示数Ix;
(2)。
【分析】通过开关的转换分别使电流测测R0的电流和Rx的电流,由欧姆定律分别得出电源电压表达式,因电源电压不变,从而得出Rx表达式。
【解答】解:(1)a.开关S接a时,记录电流表的示数I0;
b.开关S接b时,记录电流表的示数Ix;
(2)在a中,为R0的简单电路,电流表测R0的电流,由欧姆定律,电源电压为:U=I0R0;
在b中,为Rx的简单电路,电流表测Rx的电流,由欧姆定律,电源电压为:U=IxRx;
因电源电压不变,故有:I0R0=IxRx;
Rx=。
【点评】本题考查在没有电压表的条件下,设计方案测电阻的方法,关键是欧姆定律的运用。
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