(2)若登陆艇用4.0×10N的推进力,以15m/s的航速匀速行驶,则登陆艇的功率是6×10W; (3)此过程需要消耗多0.1kg的柴油.
【点评】本题为力学和热学综合题,考查了重力、功、压强的计算、物体浮沉条件的应用、功率公式、燃料完全燃烧放热的应用,关键是相关知识的灵活运用,是一道难度适中的计算题.
21.某物理兴趣小组根据图甲所示电子秤的工作原理,设计出图乙所示的电路,其中压敏电阻R1的阻值随受到的压力大小而变化,其允许通过的最大电流为0.4A,压敏电阻R1的阻值与受到的压力F的关系如图丙所示,秤盘和压杆质量均忽略不计.已知电源电压U=16V,R2=24Ω.请你计算:
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(1)秤盘上不放重物时,电流表示数是多大?R2消耗的功率是多少? (2)秤盘上物体的重量不能超过多少?
(3)如果使电子秤所能称量的最大物重增加100N,在R1不变的情况下,试通过计算说明应如何改变?
【分析】(1)由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电路,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,利用P=IR求出R2消耗的功率;
(2)根据欧姆定律求出电流表的示数为0.5A时电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出压力传感器电阻的阻值,由表格读出对应受到的压力,此时物体的压力和自身的重力相等; (3)由(1)、(2)可知在称量范围内电流表示数示数变化范围是一定的,如果使电子秤所能称量的最大物重增加100N,由于图象可知传感器电阻值为8Ω,根据欧姆定律可知电路中的电流会变大,所以应增大电路中R2的电阻或降低电源电压,以便不超过电路中允许通过的最大电流. 【解答】解:
(1)由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电路, 串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
由图象可知,秤盘受到压力为0时,R1阻值为40Ω,
2
根据欧姆定律可得,秤盘上不放重物时电流表的示数: I=
22
=
2
=0.25A,
P2=IR=(0.25A)×24Ω=1.5W; (2)由欧姆定律可得:R=
=
=40Ω,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知: R1=R﹣R2=40Ω﹣24Ω=16Ω; 由图象可知,秤盘上物体重为300N.
(3)方案一:秤盘上物体重为400N时,R1对应的阻值为8Ω, 此时R2=R﹣R1=40Ω﹣8Ω=32Ω; 所以方法是:将R2换为32Ω阻值.
方案一:秤盘上物体重为400N时,R1对应的阻值为8Ω, 此时由欧姆定律可得:U=IR=0.4A×(24Ω+8Ω)=12.8V, 所以方法是:将电源换为12.8V.
答:(1)秤盘上不放重物时,电流表示数是0.25A,R2消耗的功率是1.5W; (2)秤盘上物体的重量不能超过300N;
(3)如果使电子秤所能称量的最大物重增加100N,在R1不变的情况下, 方案一:将R2换为32Ω阻值.方案一:将电源换为12.8V.
【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,关键是根据图象读出传感器电阻不同时对应物体的压力.