问题解决 制作电子拉力计:
现有如下器材:
一个电压恒为 的电源;一个阻值为 的定值电阻 ;一个量程为 的电流表;一个开关;若干导线;一根长为 、阻值为 的均匀电阻丝 (它的阻值与其长度成正比);一根轻质弹簧,一端可以固定,另一端和金属滑片 固定在一起 与 间的摩擦不计),它的伸长量与受到的拉力关系图象如图乙所示。
(1)请利用上述器材制作电子拉力计,在图甲所示方框中画出设计的电路图。
(2)请推导出拉力 与电流表示数 的关系式,并在图丙所示的电流表表盘上标出拉力为 , , 对应的刻度值。
如图所示,小灯泡 标有“ ”的字样,不考虑灯丝电阻的变化,滑动变阻器的最大阻值 为 ,电源电压保持不变。当 闭合, 、 断开,滑片 滑到中点时,小灯泡恰好正常发光。保持滑片 的位置不变,闭合 、 、 ,发现电流表的示数变化了 .求:
(1)小灯泡正常发光时的电流。
(2)电源电压。
(3)当开关 、 、 都闭合时,电路消耗总功率的最小值。
科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路(设环境温度不高于 ,由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“ ”的字样;控制电路电源电压 ,热敏电阻 作为感应器探测水温,置于恒温水箱内,其阻值随温度变化的关系如图乙所示, 为滑动变阻器。闭合开关 ,电磁铁产生的吸引力 与控制电路中电流 的关系如图丙所示,衔接只有在不小于 吸引力的作用下才能被吸下,工作电路断开(不计继电器线圈的电阻, 。求:
(1)电热器正常工作时的电阻;
(2)电热器正常工作时,给恒温箱中 的水加热,已知电热器的加热效率为 ,当水温由 升高到 时,电热器的加热时间;
(3)为了把温度控制在 左右,设定在水温低于 时自动加热,在水温达到 时停止加热,求此时滑动变阻器 消耗的电功率。
已知电源电压 , ,电路连接如图所示,将滑动变阻器的滑片 移到图中位置,使变阻器电阻 ,此时电压表的示数为 .保持原电路不变,如果将电压表换成电流表,求:
(1)电流表的示数。
(2)若移动滑片 到某一点,使滑动变阻器消耗的电功率为 ,通过 的电流。
在如图甲所示的电路中, 为定值电阻, 为滑动变阻器,电源电压不变,闭合开关 后,调节滑片 从 端移动到 端过程中,电流表示数 与电压表示数 的变化关系如图乙所示。
求:
(1)电路中电流最小时, 内电流通过电阻 做的功;
(2)电源电压和定值电阻 ;
(3)若电压表量程为 ,电流表量程为 ,为保证电表正常工作,定值电阻 消耗的功率范围。
某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路,其中电源电压不变,灯泡 标有“ ”,滑动变阻器 的规格为“ ”。如图乙是定值电阻 和灯泡 的电压与电流的关系图象。当断开开关 、闭合开关 和 ,并将滑动变阻器的滑片 位于 最右端时,灯泡 的实际功率为 。
求:(1) 的阻值;
(2)灯泡正常发光 ,电流通过灯泡所做的功;
(3)电源电压;
(4)电路消耗的最大电功率。
图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如图乙所示, 、 是电热丝, 的阻值为 ,通过单独或同时闭合 、 实现低温、中温、高温三个挡位间的切换,其铭牌如下表所示,求:
(1)低温挡加热时电流的大小;
(2)电热丝 的阻值;
(3)已知粥的比热容 ,将 的粥用高温挡从 加热到 需要的时间。
在如图所示的电路中,电源电压为 ,滑动变阻器的阻值范围在0至 之间,闭合开关 ,调节滑动变阻器,当滑片 置于滑动变阻器的中点时,电流表的示数为 .求:
(1)定值电阻 的阻值;
(2)当滑动变阻器的滑片 置于阻值最大处时,电路的总功率是多少?(得数保留1位小数)
(3)电流表接入电路中的量程是0至 ,在不改变电流表量程的情况下,为了保证电流表的安全,滑动变阻器接入电路中的最小阻值是多少?
小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置,他利用学过的物理知识设计了一套测量货车重力的模拟装置,其工作原理如图甲所示。 为水平杠杆, 长 , 为支点, ,平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知定值电阻 的阻值为 ,压力传感器 固定放置, 的阻值随所受压力 变化的关系如图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
(1)当电池组电压 ,平板上物体所受重力分别是 和 时,闭合开关 ,分别求出电流表的读数。
(2)电池组用久后电压变小为 ,这时平板上物体重 时,电流表读数为 ,求 的大小。
(3)在第(2)问情况中,电池组电压大小为 ,要求平板上重为 的物体对应的电流表读数和电池组电压 的情况下相同,小明采取了两种解决办法:
①其它条件不变,只更换电阻 ,试求出更换后的 的大小。
②其它条件不变,只水平调节杠杆上触点 的位置,试判断并计算触点 应向哪个方向移动?移动多少厘米?
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 是一个定值电阻, 是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力 的变化关系如图2所示,电源电压保持 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 的面承受海水压力。(设海水的密度 , 取
(1)当电流表示数为 时,求压敏电阻 的阻值;
(2)如图2所示,当压敏电阻 的阻值为 时,求此时压敏电阻 所在深度处的海水压强;
(3)若电流表的最大测量值为 ,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少?
如图所示,电源电压保持不变,闭合开关 、 ,将滑动变阻器的滑片 移到 端时,灯泡正常发光,电压表 的示数为 ,电流表 的示数为 ,只闭合开关 ,将滑动变阻器的滑片 移到 端时,电流表 的示数为 ,灯泡的实际功率为 (不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)电阻 的阻值;
(2)灯泡 的额定功率;
(3)滑动变阻器 的最大阻值。
如图甲是一种测定油箱内油量的装置,其中 是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴 转动,另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时,油面下降,浮子随液面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动,从而改变了电路中电流表的示数。因此,电流表上一定的示数便对应着油面的一定高度,把电流表刻度盘改为相应的油量体积数,就可以直接读出油箱中的油量,其中浮子应用了 条件。如果把量程足够大的电压表改装成油量表,要求油量增加时,电压表的读数也增加,电压表应接在甲图中 两端(按图中所标示字母填写)。
小军在以上设计的启发下,设计了一种测量体重的装置(如乙图所示),当没有测体重时,滑片 在图中绝缘体处,绝缘体使电路 (选填“切断”或“接通” ,电路中 的作用是 ,在称量过程中,弹簧(在弹性限度内)的弹性势能随称量物体的重力增大而 (填“增大”、“减小”或“不变” 。
额定电压为 的小灯泡的 图像如图(a)所示。将小灯泡接入图(b)所示的电路中,电源电压恒定。将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关 和 ,小灯泡正常发光,电流表示数为 .求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)定值电阻 的阻值;
(3)只闭合开关 ,将滑动变阻器的滑片由右端逐渐向左移动,求滑动变阻器允许接入电路的最大阻值。
如图所示电路中,电源电压保持恒定,电阻 的阻值为 ,电阻 的阻值为 ,只闭合开关 和 ,将滑动变阻器 的滑动触头从最左端移到最右端的过程中,电流表的示数为 逐渐增大到 ,求:
(1)电源的电压 ;
(2)滑动变阻器 的最大阻值;
(3)要使整个电路消耗的电功率为最大,请写出开关 、 的开闭状态和滑动变阻器滑片 的滑动触头所在位置,并计算出电功率的最大值。
试题篮
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