计算论述题强化训练1

计算论述题强化训练(一),1.(6分)如图所示的电路中,电源电压恒为12V,电阻R1的阻值为20Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω　1A”字样。闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数为0.3A,求:(1)此时电阻R1两端的电压U1;解:由I=可知,电阻R1两端的电压:U1=IR1=0.3A×20Ω=6V,(2)整个电路在10秒内消耗的电能。解:整个电路在10秒内消耗的电能:W=UIt=12V×0.3A×10s=36J,2.(8分)如图甲所示是小媛家新买的新型电热水壶，该电热水壶有加热、保温和干烧断电功能，其简化电路如图乙所示。S1是壶底温控开关，通常闭合，当壶底发热盘温度达到120℃时自动断开，S2是壶壁温控开关，闭合时对水加热，断开时对水保温。已知电热水壶的加热功率为1100W，R2的阻值为836Ω,求:,,(1)电热水壶处于加热状态时,电路中的电流;解:根据P=UI,电热水壶处于加热状态时,电路中的电流:I===5A,(2)电热水壶保温时的功率;解:R1的阻值:R1===44Ω当两个电阻串联时,电热水壶处于保温状态,根据串联电路电阻的特点,此时电路的总电阻:R总=R1+R2=44Ω+836Ω=880Ω则电热水壶保温时的功率:P保温===55W,(3)若水烧开后,S2没有自动断开,当壶里的水烧干瞬间,发热盘的温度为104℃,已知发热盘的质量为0.44kg,比热容为0.5×103J/(kg·℃),若电阻丝加热发热盘的效率为80%,则水烧干后经过多长时间S1才会断开?解:当壶里的水烧干瞬间,发热盘的温度为104℃,当壶底发热盘温度达到120℃时,开关S1自动断开,所以发热盘吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=0.5×103J/(kg·℃)×0.44kg×(120℃-104℃)=3520J,电阻丝加热发热盘的效率为80%,所以电路消耗的电能:W===4400JS1断开时,水烧干的时间:t时===4s,3.(8分)(2024·一中)某校物理兴趣小组为室内水产养殖场设计了一款养殖网箱的吊装设备。其原理模型如图所示,底面积为800cm2的柱形容器中装有足量水，轻质细线绕过天花板上的定滑轮两端分别连接棱长为20cm的正方体甲和棱长为10cm的正方体乙。,正方体甲是一个安装有空气压缩机、内部为空心的铝合金配重块，通过空气压缩机调整配重块空心部分的气压,可以精确控制空心部分中注入的水的质量。正方体乙的质量为2kg。此时空心部分没有水的配重块甲在水中处于漂浮状态,浸入水中的深度为13.5cm,细线刚好拉直但无拉力。(g取10N/kg),(1)求空心部分没有水的配重块甲的重力;解:空心部分没有水的配重块甲在水中处于漂浮状态,浸入水中的深度为13.5cm,物体甲排开液体的体积:V=Sh=(0.2m)2×0.135m=0.0054m3空心部分没有水的配重块甲的重力:G甲空=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.0054m3=54N,(2)求正方体乙对容器底部的压强;解:正方体乙的重力:G乙=m乙g=2kg×10N/kg=20N正方体乙在水中受到的浮力:F浮乙=ρ水gV乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N正方体乙对容器底部的压力:F压=G-F浮乙=20N-10N=10N正方体乙对容器底部的压强:p====1×103Pa,(3)通过空气压缩机调整配重块甲空心部分的气压,使容器中的水缓慢注入其空心部分;当配重块甲刚好浸没在水中时,求正方体乙上升了多少厘米?解:当配重块甲刚好浸没在水中时,乙仍然在水中浸没,所以绳子对乙的拉力:F拉=G-F浮乙=20N-10N=10N甲浸没时受到的浮力:F浮甲=ρ水gV甲=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N则此时物体甲的总重力:G甲总=F浮甲+F拉=80N+10N=90N,则物体甲内注入水的重力:G水=G甲总-G甲空=90N-54N=36N注入水的质量:m水===3.6kg注入水的体积:V水===3.6×10-3m3,注入水会导致液面下降的高度:h1===0.045m=4.5cm物体甲空心部分注水前,没有浸入水中的体积为V'=S甲h'=0.04m2×0.065m=0.0026m3浸没后会导致液面上升的高度:h2===0.0325m=3.25cm,则物体甲浸没后,液面共下降的高度:Δh=h1-h2=4.5cm-3.25cm=1.25cm之前物体甲上表面距离水面:20cm-13.5cm=6.5cm则甲下降的高度:h=6.5cm+1.25cm=7.75cm故乙上升的高度为7.75cm。