如图甲所示的电路中,电源电压为 且保持不变,电流表量程为 ,电压表量程为 , 为滑动变阻器,由实验得到定值电阻 的电流与电压关系的图像如图乙所示,定值电阻 的阻值为20欧,在仪表安全工作的情况下:
(1) 的阻值是多少?
(2)当开关 闭合, 和 都断开,调节滑动变阻器 使电压表示数为 时,滑动变阻器 接入电路的阻值是多少?
(3)当开关 断开, 和 都闭合时,调节滑动变阻器 消耗的最大功率是多少?
(4)若更换电源且电源电压恒定,当 和 都断开, 闭合时,调节滑动变阻器 使电流表示数为 ,保持滑动变阻器 的阻值不变, 闭合, 和 都断开时,电压表示数为 ,则 的阻值是多少?电源电压是多少?
某电热加湿器具有防干烧功能,可在水量不足时自动停止工作,其工作原理如图所示;水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能,其内部电路(未画出)由开关 和阻值分别为 和 的电阻丝 、 组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部,上端与一立方体浮块相连,浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定:仅当浮块处于图中虚线位置时,固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。
(1)当处于高功率挡时,加热器工作 所产生的热量全部被 的水吸收后,水温升高了 .已知加热器处于低功率挡时的功率为 ,电压 ,水的比热容 。
①求加热器处于高功率挡时的功率;
②请画出加热器内部电路。
(2)当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时,浮块下表面积距水箱底部的高度为 ,弹簧对浮块的弹力大小为 ,浮块(含磁铁)的质量为 , 取 。
①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积;
②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为 ,理由是 。
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水陆两栖飞机“鲲龙”
2018年10月20日,国产大型水陆两栖飞机“鲲龙” 成功实现水上起降,如图所示。 装有4台国产 涡轮螺旋桨发动机,是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要,研制的大型特种用途民用飞机,既能在陆地上起降,又能在水面上起降,是一艘会飞的船。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,推进效率是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与获得的机械能之比。
飞机的部分参数如下表所示:
发动机数量 |
4台 |
最大起飞质量 |
|
最大巡航速度 |
|
发动机巡航推力 |
|
发动机的热效率 |
|
发动机的推进效率 |
|
(1)“鲲龙” 在水面降落的过程中,重力势能 ,动能 。
(2)机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了 的原理,从水面产生较大的升力。
(3) 以最大速度满载巡航 ,消耗燃油 ,燃油完全燃烧获得的内能是 ,此过程中发动机的推进效率为 。(燃油的热值为
(4)观看“鲲龙” 在水面上起降后,小明发现“鲲龙” 与普通飞机不同,机身下部制成“ ”形,除了能减小阻力外,这样设计的目的还有 。
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白光 灯
目前,常用的白光 以蓝光 为芯片,其上涂有黄色荧光粉,通电后, 芯片发出蓝光,其中一部分照射到荧光粉上,荧光粉发出波长比蓝光长的黄光,该黄光与另一部分蓝光混合射出,人眼便感觉到白光,生活中常用的白光 灯是将多个白光 连接而成的。
实验表明,白光 的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过 的电流随时间变化的规律如图1所示,电流的占空比 ,在电流周期 小于人眼视觉暂留时间(约 的情形下,人眼便感觉不到灯的闪烁。
人眼对亮度的感觉(即“视觉亮度” 与 发光强度变化并不一致,当光强度均匀增大时,视觉亮度并非均匀增加。弱光时,光强增大一倍,视觉亮度的增加多于一倍;强光时,光强增大一倍,视觉亮度的增加不足一倍。
生活中,白光 调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化规律,使视觉亮度均匀变化。
(1)文中所述人眼感觉到的白光是由 混合而成的。
(2)文中所述白光 发出的两种色光 。
.均由荧光粉产生
.均由 芯片产生
.波长短的由 芯片产生,波长长的由荧光粉产生
.波长短的由荧光粉产生,波长长的由 芯片产生
(3)白光 灯通入图中所示电流时,在 时间内,不发光的时间段为 和 。
(4)下列是四种电流的 和 值,它们的 均相同。分别用它们对同一白光 灯供电,其中人眼感觉不到闪烁,且发光强度最大的是 。
. ,
. ,
. ,
. ,
(5)某白光 调光台灯共有5级亮度,要使人眼对 级的“视觉亮度”均匀增大,下列图象中电流的占空比设置符合要求的是 。
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热阻
当物体或物体的不同部分之间存在温度差时,就会发生热传递。传导是热传递的一种方式,物体对热量的传导有阻碍作用,称为热阻,用 表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度 成正比、与横截面积 成反比,还与物体的材料有关,关系式为 ,式中 称为材料的导热系数,不同材料的导热系数一般不同。房屋的墙壁为了保温,往往使用导热系数较小的材料。如果墙壁一侧是高温环境,温度始终为 ;另一侧是低温环境,温度始终为 ,墙壁中形成稳定的热量流动,则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量 与墙壁两侧的温度差成正比,与墙壁的热阻成反比。
(1)热量传导过程和电流相似,温度差相当于电路中
.电流
.电压
.电阻
.电功率
(2)铜汤勺放在热汤中,把手很快就会烫手,而塑料把手的汤勺不会烫手。由此可知铜和塑料的导热系数大小: (填“ ”“ ”或“ ” 。
(3)如图甲所示,热量在墙壁中传导,虚线标出的墙壁正中间处的温度为 。
(4)如图乙所示,热量在墙壁中传导,在传导方向上的长度为 ,横截面积为 ,导热系数为 ;在墙壁一侧紧贴一层保温层,保温层与墙壁面积相同,在热传导方向上的长度为 ,导热系数为 ,则单位时间内从高温环境传导到低温环境的热量 。
小红家有一支电子体温计,查阅说明书得知,电子体温计的探测器是热敏电阻,其阻值随着温度的变化而变化。小红买来一个热敏电阻,准备设计和制作一支模拟电子体温计。她计划先测出此热敏电阻在不同温度时的阻值,按照图甲所示连接了实验电路。 为热敏电阻,实验时, 置于温控箱(图中虚线区域)中电源电压保持不变, 为定值电阻, 为电阻箱 , 单刀双掷开关,开关 和 闭合前,小红将电阻箱 的阻值调到最大。
(1)小红首先调节温控箱的温度,使 温度为 ,闭合 ,将 接2,读出电压表的示数为 。
①为测量此时 的阻值,接下来的操作是:将 接 (选填“1”或“2” ,调节电阻箱 的阻值,使电压表示数为 ,读出此时 的阻值即为 时 的阻值。
②逐渐降低温控箱的温度,根据上述方法测量出 在不同温度时的阻值,若依据小红所测数据画出的 阻值随温度变化的图象如图乙所示,且当 的温度降至 时,闭合 ,将 接2,电压表示数为 .求电阻 的阻值。
(2)在获得如图乙所示的 阻值随温度变化的关系后,为了自制模拟电子体温计,小红将 始终接2,闭合 后,通过电压表的示数大小来显示温度高低,如果将 用绝缘布包好后置于正常人腋窝中央,保持腋窝合拢,闭合 ,当电压表示数稳定后,电压表示数最接近 。
图甲为测定额定电压为“ ”小灯泡电功率的实验电路,电源电压恒为 不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整。
(2)闭合开关前,滑片应移到滑动变阻器的最 端(选填“左”或“右” 。
(3)正确连接好电路,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数;移动滑片,发现除了电流表示数改变外,其余均无变化。经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路” 。
(4)排除故障后,移动滑片,实验小组记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的 图像,由图像可计算出小灯泡的额定功率为 。
(5)实验过程中,当电压表示数为 时,滑动变阻器连入电路的阻值为 。
小明要测量定值电阻 的阻值(约十几欧)现有器材:电源 、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。
(1)他设计并连接了如图甲所示电路。请用笔画线代替导线,将该电路连接完整;
(2)电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至最 端闭合开关,移动滑片到某一位置,电压表示数如图乙所示,此时 两端的电压为 。
(3)当小明准备读取电流表示数时,发现两电表示数突然都变为0.他用一条导线检查电路故障,当将该导线两端分别接到 、 接线柱上,发现电流表有示数,电压表示数仍为0;当将该导线两端分别接到 、 接线柱上,发现电压表有示数,电流表示数仍为0;则由此可以判断故障是: ;
(4)排除故障后继续实验,却不慎将电流表损坏。小明发现桌上有一根标有长度刻度、总长为 、总阻值为 的均匀电阻丝,还有一根带有鳄鱼夹的导线(如图丙所示)。查阅资料了解到,均匀电阻丝阻值与长度成正比,经过思考,重新设计了如图丁所示的电路 为电阻丝, 为鳄鱼夹),继续进行实验。
①根据已知条件判断,电压表量程应选用 ;
②按照图丁所示电路连接好器材,多次实验测得数据如下表所示
次数 |
1 |
2 |
3 |
长度 |
4.0 |
14.0 |
20.0 |
电压表示数 |
0.8 |
2.0 |
2.4 |
求出第1次实验时电路中的电流 ;利用表中所有数据求出待测电阻 。
阅读短文,回答问题。
地铁
南通即将进入地铁时代。乘坐地铁需文明出行、确保安全。地铁站的站台上标有黄色警戒线;乘客应留意车厢内红、绿色的线路指示灯。手持式安检仪用于检测乘客是否携带违禁金属物品,工作人员能根据安检仪发出低沉或尖锐的警报声,判断金属物品的大小;手持式安检仪的电池容量为 ,额定电压为 ,额定功率为 ,电池容量指放电电流与放电总时间的乘积;当剩余电量减为电池容量的 时,安检仪不能正常工作。
图甲为另一种安检仪的原理模型,固定的矩形虚线区域内存在方向竖直向上的磁场,宽度为 。边长 的正方形金属线圈 放在水平传送带上,可随传送带一起以速度 匀速运动。线圈进、出磁场过程中会产生电流,从而线圈会受到大小随线圈速度增大而增大、方向水平的磁场力作用,因此线圈与传送带间也存在摩擦力;运动过程中线圈整体处于磁场中时,线圈中无电流产生。在线圈与传送带间无相对滑动时,传送带克服线圈摩擦力做功的功率 与对应的速度 的数据如表。
|
0.2 |
0.3 |
0.5 |
0.6 |
0.8 |
|
0.016 |
0.036 |
0.144 |
0.256 |
(1)候车时乘客越过黄色警戒线会有危险,那是因为流体的流速越大,压强越 ;有乘客手捧鲜花进入车厢,所有乘客都闻到了花香,这是因为分子在 。
(2)下列说法中,正确的是 。
.手持式安检仪也能检测出酒精等易燃违禁物品
.通过手持式安检仪报警声的音调可判断金属物大小
.站立的乘客拉住扶手是为了避免受惯性作用造成伤害
.佩戴紫色眼镜的乘客也能准确辨别出线路指示灯的颜色
(3)手持式安检仪正常工作时的电流为 ;电池充满电后,安检仪能正常工作的最长时间为 。
(4)分析表中数据,当传送带速度为 时,传送带克服线圈摩擦力做功的功率 ;线圈进入磁场时受到的摩擦力 与传送带匀速运动的速度 的变化关系如图乙所示,则当 时线圈将在传送带上滑动。
(5)设传送带的速度保持 不变。已知线圈的 边进入磁场时, 边受到的磁场力方向水平向左,当 边出磁场时,由于 边受到磁场力作用,线圈会受到方向水平向 (选填“左”或“右” 的摩擦力的作用;将多个与图甲中相同的线圈每隔相同时间△ 从传送带的左端逐一释放,释放后线圈即与传送带保持 的速度一起运动。则△ 时,一段时间后,传送带就会不间断的受到一个线圈的摩擦力作用。
在综合实践活动中,科技小组设计了一个由压敏电阻控制的报警电路如图所示,电源电压恒为 ,电阻箱最大阻值为 .报警器(电阻不计)通过的电流达到或超过 会报警,超过 会损坏。压敏电阻 在压力不超过 的前提下,其阻值随压力 的变化规律如下表所示。
压力 |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
|
电阻 |
580 |
560 |
540 |
520 |
500 |
480 |
460 |
|
(1)为不损坏元件,报警电路允许消耗的最大功率是多少?
(2)在压敏电阻 所受压力不超过 的前提下,报警电路所选滑动变阻器的最大阻值不得小于多少?
(3)现要求压敏电阻受到的压力达到或超过 时,电路报警按照下列步骤调试此报警电路:
①电路接通前,滑动变阻器滑片 置于 端;根据实验要求,应将电阻箱调到一定的阻值,这一阻值为 ;
②将开关向 端(填数字)闭合,调节 ,直至 ;
③保持 ,将开关向另一端闭合,报警电路即可正常使用。
(4)对(3)中已调试好的报警电路,现要求压敏电阻受到的压力达到或超过 时,电路报警,若电源电压可调,其它条件不变,则将电源电压调为 即可。
中国95后的天才科学家曹原,在2018年3月5日,成功实现了石墨烯的“超导电实验”,破解了困扰全球物理学界107年的难题,为超导研究打开了一扇新的大门,可能成为常温超导体研究的里程碑,超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电站,如图所示,发电机提供的电压 ,保持恒定,通过输电线向较远处用户输电,输电线的总电阻 .闭合开关 ,若发电机提供给电路的总功率 ,求:
(1)通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率 ;
(2)用户得到的功率 和输电效率 ;
(3)若将输电线改为超导输电线,在保证用户得到以上功率不变的情况下(此时可在用电器前端加一调压装置,以保证用电器能正常工作),与原来相比,每天节省的电能可供一个额定功率 的电饭煲正常工作多少天?(假设电饭煲每天工作2小时)
某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体。它们的材料相同,外形都如图甲所示,他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下,他们测量了部分导体厚度 、边长 和电阻 ,并记录在表格中。(在测量电阻时,老师要求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路;实验时环境温度保持不变。
根据以上信息,请回答下面问题:
(1)分析表格中的数据可得:该种导体电阻大小与边长 (选填“有关”或“无关” ,与厚度 成 (选填“正比”或“反比” 。
(2)从该种导体中,选取了厚度 之比为 、边长 之比为 的两个导体 、 ,按图丙方式串联后接在闭合电路中,设两端的电压为 , 两端的电压为 ,则 。
(3)现代集成电路技术需要电子元件微型化,且集成度越高,电子元件越需要微小。现某集成电路需要一只阻值为 的该种导体,小华从边长 为 、 、 、 的四个导体中选择了边长为 的导体。与其它三个导体相比,请分析该导体工作时的优缺点: 。
次数 |
厚度 |
边长 |
电阻 |
1 |
1 |
5 |
1.6 |
2 |
1 |
10 |
1.6 |
3 |
1 |
15 |
1.6 |
4 |
1 |
20 |
1.6 |
5 |
2 |
10 |
0.8 |
6 |
4 |
10 |
0.4 |
7 |
5 |
10 |
0.32 |
梅雨季节,湿衣服久晾不干,令人烦恼。小组同学设计出两款自动控制“干衣神器”,可使得衣服快速变干,请选择其中一种方法完成电路原理设计并算出相应答案。(两种方法都做,以第一种为准)
方法一 |
方法二 |
器材:开关 ,电源转换器(把 交流电压转换为 直流电压),定值电阻 ,热敏电阻 (电阻随温度的变化关系如图所示)。电磁继电器(线圈电阻不计,线圈电流大于 时衔铁被吸下,线圈电流小于 时衔铁被弹回),电风扇,电热丝(电阻不变)。 功能:①闭合开关 .当温度低于 时,机器吹热风;当温度高于 时,机器吹冷风。 ②受控电路 工作电路)吹热风时功率为 、吹冷风时功率为 。 (1)请以笔画线代替导线完成电路连接。 (2)定值电阻 的阻值为 。 (3)电热丝的阻值为 . |
器材:开关 ,电源转换器(把 交流电压转换为 直流电压),定值电阻 ,湿敏电阻 (电阻随摆度的变化关系如图所示),电磁继电器(线圈电阻不计,线圈电流大于 时衔铁被吸下,线圈电流小于 时衔铁被弹回),电风扇,电热丝(电阻不变) 功能:①闭合开关 .当湿度大于 时,机器吹热风;当湿度小于 时,机器吹冷风。 ②受控电路 工作电路)吹热风时功率为 ,吹冷风时功率为 。 (1)请以笔画线代替导线完成电路图连接。 (2)定值电阻 的阻值为 。 (3)电热丝的阻值为 . |
建设居民楼雨水蓄水系统是镇江市海绵城市建设项目之一,让市民不再“城市看海”。图1是小明设计的地下蓄水池(未画出)水位监测及排水电路, 为电阻箱, 为置于池底的压力敏感电阻,其阻值随上方水的压力的变化而变化,已知:电压 ;当电磁铁线圈中的电流 时,铁质开关 被释放,当 时, 被吸上,从而通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内;电磁铁线圈电阻不计, 的阻值随池内水位变化关系如图2所示。
(1)当池内水位升高时, 受到水的压力将变 ;
(2)请在图1中接入一电压表,要求当水位升高时电压表的示数增大
(3)若此电路能控制池内的最低水位 ,求所能控制的最高水位。
(4)为既能调高池内最高水位,又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变,小明采取了减小 的调节方案,该该方案是 的(选填“可行”或“不可行” ,你的理由是 。
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无人机作为空中平台,以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息,用计算机对图象信息进行处理,并按照一定精度要求制作成图象。无人机航拍影像具有高清晰、高现实性的优点。下表是某小型无人机的部分参数:
参数名称 |
最大飞行 半径 |
最大巡航速度 |
电池电压 |
电池容量 |
电动机额定功率 |
拍摄速度 帧 秒 |
数据 |
5 |
50 |
24 |
2500 |
20 |
11000 |
(电池容量 放电电流 放电时间,例如, 是指以 的电流能连续工作 。帧 秒 是指每秒拍摄的画面数)
(1)人们是利用遥控器通过 传输信息操控无人机的,其有效操控距离至少为 。
(2)小轿车在高速公路上限速 。如图甲所示,交警部门利用无人机进行高速公路通行情况的实时监测。一辆小轿车在通行 的过程中,高速摄像机拍摄帧数为110帧,据此判断小轿车是否超速? (是 否)。
(3)如图乙,是无人机竖直向上运动的 图象,由图象可知,在 内,无人机受到的升力 重力。
(4)电动机是控制无人机飞行状态的关键动力设备,当它正常工作时, 内消耗的电能是 .已知电动机消耗的功率是电源总功率的 ,则无人机在空中以额定功率飞行的时间不能超过 。
(5)为增大小型无人机的巡航时间,请从研制方面,提出一条合理化建议: 。