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1、
第十二講 電學(xué)微專題
微專題7 電路改裝類計算
(建議時間:30分鐘)
基礎(chǔ)過關(guān)
1. 把“220 V 800 W”的電爐絲改裝后接在110 V的電路上,欲使改裝后的實際功率仍為800 W,下列改裝方案中,有效的做法是( )
A. 截取原電熱絲長度的二分之一接入電路
B. 將兩根相同規(guī)格的電熱絲串聯(lián)接入電路
C. 將兩根相同規(guī)格的電熱絲并聯(lián)接入電路
D. 將原電熱絲對折后,并聯(lián)接入電路
2. 高速公路收費(fèi)站對過往的超載貨車實施計重收費(fèi),某同學(xué)結(jié)合所學(xué)物理知識設(shè)計了如圖所示的計重秤原理圖,且希望車輛越重,儀表示數(shù)越大.已知彈簧整體每受104 N壓力時,被壓縮1 c
2、m;不受壓力時,指針在R的最上端.電源電壓為4.5 V,電壓表量程為0~15 V,電流表量程為0~0.6 A,R為長10 cm,標(biāo)有“50 Ω 0.3 A”字樣的均勻電阻絲,R1=10 Ω.以下說法正確的是( )
第2題圖
A. 為滿足題意,稱重表應(yīng)由電路中的電壓表來改裝,且改裝后的稱重表表盤刻度是均勻的
B. 符合題意改裝后,稱重表的零刻度線和電表的零刻度線重合
C. 符合題意改裝后,該電路能達(dá)到的最小功率為2.025 W
D. 符合題意改裝后,能允許通過的車最大稱重為9×104 N
3. 如圖所示的電路中電源電壓是220 V,R1、R2是兩個電熱絲,其中R1標(biāo)有“220
3、V 1 100 W”字樣,閉合開關(guān)S1,電路消耗的總功率是22 W,則電熱絲R2的電阻為________Ω. 若在圖中的電路上再加一個開關(guān)S2,使電路能以兩種功率工作,且以大功率狀態(tài)工作時消耗的功率遠(yuǎn)大于原電路的總功率,則改裝后電路在大功率狀態(tài)下,工作42 min所產(chǎn)生的熱量,可將初溫為20 ℃的________kg的水燒開.[c水=4.2×103 J/(kg·℃),氣壓為一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓]
第3題圖
4. 如圖甲為某型號電子秤,其原理結(jié)構(gòu)如圖乙所示,R0為定值電阻;R是壓敏電阻,其阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖丙所示,改寫電壓表(量程為3 V)的表盤數(shù)值后可直接讀出所稱量物體的質(zhì)量.設(shè)踏
4、板的質(zhì)量為5 kg,電源電壓保持9 V不變,求:(g取10 N/kg)
第4題圖
(1)空載時,電壓表的示數(shù)為1 V,求R0的阻值;
(2)該電子秤的量程是多大?
(3)如果保持電子秤結(jié)構(gòu)和電壓表量程不變,只在電路中增加一個電阻,使電子秤的量程變?yōu)?10 kg,計算說明應(yīng)使用多大的電阻?如何連接?
參考答案及解析
微專題7 電路改裝類計算
基礎(chǔ)過關(guān)
1. D 【解析】截取原電熱絲長度的二分之一接在110 V電路中時,電阻阻值變?yōu)樵瓉淼?,由P=可知,電爐的功率變?yōu)樵瓉淼?,故A不符合題意;將兩根相同規(guī)格電熱絲串聯(lián)接入110 V電路中時,電阻阻值變?yōu)樵瓉淼?
5、倍,由P=可知,電爐的功率變?yōu)樵瓉淼?,故B不符合題意; 將兩根相同規(guī)格電熱絲并聯(lián)接入電路中時,電阻阻值變?yōu)樵瓉淼?,由P=可知,電爐的功率變?yōu)樵瓉淼?,故C不符合題意;將電爐絲對折起來接在110 V電路中時,電阻變?yōu)樵瓉淼?,由P=可知,能保持電功率不變,故D符合題意.故選D.
2. D 【解析】根據(jù)電路圖可知,滑動變阻器與定值電阻串聯(lián),電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測量電路中的電流;當(dāng)車輛越重時,滑動變阻器接入電路的阻值越小,根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)可知,車輛越重,電壓表示數(shù)越小,與題意不符,故A錯誤;當(dāng)車輛越重時,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流不為零,故B錯誤;當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最大
6、時,電路中的電流:I===0.075 A;電路中的功率為最小功率:P=UI=4.5 V×0.075 A=0.337 5 W,故C錯誤;根據(jù)電流表量程和滑動變阻器允許通過的最大電流可知,電路中的最大電流為0.3 A,此時滑動變阻器接入電路的阻值:R′===5 Ω,故該稱重秤允許通過車的最大重量:G=(50 Ω-5 Ω)××104 N/cm=9×104 N,故D正確.故選D.
3. 2 156 8.25 【解析】 因為P=,所以電阻R1===44 Ω,由電路圖可知,閉合開關(guān)S1,兩電阻串聯(lián),R總=R1+R2===2 200 Ω,電熱絲R2的電阻R2=R總-R1=2 200 Ω-44 Ω=2 15
7、6 Ω;由題意知,開關(guān)S2閉合時,只有電熱絲R1接入電路,電路如解圖所示,電路的功率為1 100 W,工作42 min所產(chǎn)生的熱量:Q=W=P1t=1 100 W×42×60 s=2.772×106 J,在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點(diǎn)是100 ℃,因為Q=cm(t-t0),所以m===8.25 kg.
第3題解圖
4. 解:(1)空載時,踏板的重力為:
G=mg=5 kg×10 N/kg=50 N,
由丙圖知,此時壓敏電阻的阻值R=240 Ω,
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以壓敏電阻兩端的電壓:
UR=U-U0=9 V-1 V=8 V,
因為串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以
8、根據(jù)歐姆定律可得電路中的電流:
I1=== A,
R0的阻值:R0===30 Ω
(2)電子秤的質(zhì)量最大時對應(yīng)的電壓表示數(shù)最大,此時定值電阻兩端的電壓為3 V,
則電路中的電流:
I2===0.1 A,
壓敏電阻兩端分得的電壓:
UR′=U-U0′=9 V-3 V=6 V,
壓敏電阻的阻值:
R′===60 Ω,
由丙圖可以知道,此時壓敏電阻受到的壓力為950 N,
該電子秤的最大稱量質(zhì)量:
mmax===90 kg
故該電子秤的量程為0~90 kg
(3)當(dāng)電子秤的量程變?yōu)?10 kg時,
G′=m′g=110 kg×10 N/kg=1 100 N,
壓敏電阻受到的壓力為1 100 N+50 N=1 150 N,由圖丙可以知道壓敏電阻R″=20 Ω,
此時電路中的總電阻:
R總===90 Ω,
因為串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和,
所以R加=R總-R0-R″=90 Ω-30 Ω-20 Ω=40 Ω,
要使電子秤的量程變?yōu)?10 kg,應(yīng)串聯(lián)一個40 Ω的電阻.
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