問題詳情:
為響應市*提出的“創建海綿型城市”的號召,小科設計瞭如圖所示的市政自動排水裝置模型,控制電路由電壓為12V、最大容量為6000mAh的蓄電池供電,蓄電池用“發電玻璃”製成的太陽能電板充電。R0為定值電阻,R為壓敏電阻,壓敏電阻通過槓桿ABO與圓柱形浮體相連,,壓敏電阻的阻值隨壓力變化的關係如下表:(壓板、槓桿和硬質連桿的質量及電磁鐵線圈電阻忽略不計,所用綠燈紅燈及排水泵的額定電壓均為220V)
壓敏電阻受到的壓力F/N | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 | 360 | 420 | 480 | … |
壓敏電阻R阻值/Ω | 400 | 260 | 180 | 125 | 100 | 80 | 65 | 55 | … |
(1)按照設計要求,當水位上升到浮體剛好全部浸入水中時,壓敏電阻受到壓力為360N,通過電磁鐵線圈的電流為100mA,排水泵啟動;定值電阻R0的阻值為多少____?該浮體重力為10N,浮體剛好全部浸入水中時受到的浮力為多少N____?
(2)在實際調試過程中,小科發現水位已達到安全位置上限,但排水裝置還未啟動。如果在其他條件保持不變的前提下,要使排水裝置符合設計要求,應該將與壓敏電阻相連的壓板向_____(填“左”或“右”)移動;
(3)若選用額定功率為5kW的排水電動機,排水泵機械效率為80%,工作2小時能將多少kg的水抽到6米高處____?(g=10N/kg)
(4)“發電玻璃”面積為0.2m2,其光電轉化率為10%,要對沒有電的控制電路蓄電池充滿電需要多少小時____?(太陽能輻*到每平方米地面上的平均功率按1kW計算)
【回答】
40Ω100N右6米3.6
【解析】
(1)當浮體剛好全部浸入水中時,壓敏電阻受到壓力為360N,通過電磁鐵線圈的電
I=100mA=0.1A
由表中數據知,此時壓敏電阻的阻值R=80Ω,因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和,所以由可得定值電阻R0的阻值
設此時連桿對A端的作用力為FA,壓敏電阻對B處的作用力為FB,由槓桿的平衡條件可得
由力作用的相互*可知,A端對浮體向下的壓力
由力的平衡條件可得,此時浮體受到的浮力
(2)製作壓敏電阻的材料屬於半導體;在實際調試過程中,小科發現水位已達到安全位置上限,但排水裝置還未啟動,則控制電路的電流太小,如果在其他條件保持不變的前提下,要使排水裝置符合設計要求,應減小控制電路中的電阻以增大控制電路中的電流,由表格數據可知,應增大壓敏電阻受到的壓力,在A端作用力和動力臂不變的情況下,由槓桿平衡條件知,將壓板向右移動時,減小了阻力臂,可增大對壓敏電阻的壓力。
(3)由可得,排水電動機工作2h消耗的電能
電動機消耗的電能轉化為水的機械能
由W=Gh=mgh可得,能抽到6m高處水的質量
(4) )蓄電池充滿電時儲存的電能
因發電玻璃的光電轉化率為10%,所以發電玻璃接收到的太陽能
由E=PSt可得蓄電池充滿電需要的時間
答:(1)定值電阻R0的阻值為40Ω;該浮體重力為10N,浮體剛好全部浸入水中時受到的浮力為100N;
(2)應將壓板向右移動;
(3)工作2小時能將4.8×105kg的水抽到6米高處;
(4)要對沒有電的控制電路蓄電池充滿電需要3.6小時。
知識點:九年級下
題型:計算題