(2012?廣西)太陽(yáng)能熱水器的電腦芯片可以通過(guò)“水位水溫傳感器”的電阻變化來(lái)檢測(cè)水位和水溫變化,從而自動(dòng)控制進(jìn)水、加熱等.某型號(hào)的太陽(yáng)能熱水器的“水位水溫傳感器”有紅、藍(lán)、白、綠四根不同顏色的引出線,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖1,其中的水位傳感器利用不純凈的水能導(dǎo)電的性質(zhì)來(lái)工作.問(wèn):

(1)當(dāng)水箱內(nèi)的水面由圖1的C處降低到D處時(shí),紅、藍(lán)兩線間的電阻變化了多少kΩ?(四個(gè)電阻阻值都等于10kΩ,水箱內(nèi)A、B、C、D、E、F、G、H均為裸露的金屬觸點(diǎn),忽略水的電阻);如果實(shí)際水位已經(jīng)下降了,但它的顯示屏總顯示水是滿的,那么水位傳感器的故障原因是什么?
(2)陰雨天時(shí)需要電輔助加熱.已知加熱功率為1500W,要把水箱里的150kg水從40℃加熱到60℃,需要多長(zhǎng)時(shí)間?[c=4.2×103J/(kg?℃);不計(jì)熱損失]
(3)張楊手頭有一個(gè)維修師傅換下來(lái)的“水位水溫傳感器”,其熱敏電阻還是好的,于是就想自制一個(gè)指針式熱敏溫度計(jì),他設(shè)計(jì)的電路如圖2所示.如果電路中電源電壓等于l2V,定值電阻R0的阻值是2kΩ,上網(wǎng)查到這種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖3所示,那么,這個(gè)指針式熱敏溫度計(jì)的25℃溫度刻度跟電壓表多少伏的刻度對(duì)應(yīng)?
分析:(1)因水位傳感器利用不純凈的水能導(dǎo)電的性質(zhì)來(lái)工作的,所以浸入水面下的電阻被短路,據(jù)此求出當(dāng)水箱內(nèi)的水面由C處降低到D處時(shí),紅、藍(lán)兩線間電阻的變化;實(shí)際水位已經(jīng)下降了,但顯示屏總顯示水是滿的說(shuō)明紅、藍(lán)兩線始終處于短路即A點(diǎn)處與藍(lán)線之間短路;
(2)根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量,再根據(jù)W=Pt=Q求出電輔助加熱工作的時(shí)間;
(3)由圖3可知,25℃時(shí)熱敏電阻的阻值,再根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流,進(jìn)一步根據(jù)歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓即可得出答案.
解答:解:(1)由電路圖可知,當(dāng)水面在C處時(shí),R3、R4被水短路,紅、藍(lán)線之間的電阻R=R1+R2=10kΩ+10kΩ=20kΩ,
同理,水面在D處時(shí)R′=R1+R2+R3=10kΩ+10kΩ+10kΩ=30kΩ,
所以,當(dāng)水箱內(nèi)的水面由圖1的C處降低到D處時(shí),紅、藍(lán)兩線間的電阻變化了10kΩ;
故障原因是:A點(diǎn)處與藍(lán)線之間短路.
(2)水吸收的熱量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×150kg×(60℃-40℃)=1.26×107J,
根據(jù)題意有Q=W=1.26×107J,
根據(jù)P=
W
t
得:
t=
W
P
=
1.26×107J
1500W
=8400s;
(3)從圖線可知,25℃時(shí)熱敏電阻的阻值為10kΩ,
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
∴此時(shí)電路中的電流:
I=
U
R0+Rt
=
12V
2×103Ω+104Ω
=1×10-3A,
定值電阻兩端的電壓:
U0=IR0=1×10-3A×2×103Ω=2V,
即25℃的刻度對(duì)應(yīng)電壓表2V的刻度位置.
答:(1)由電路圖可知,當(dāng)水面在C處時(shí),R3、R4被水短路,紅、藍(lán)線之間的電阻R=R1+R2=10kΩ+10kΩ=20kΩ,
同理,水面在D處時(shí)R′=R1+R2+R3=10kΩ+10kΩ+10kΩ=30kΩ,
所以,當(dāng)水箱內(nèi)的水面由圖1的C處降低到D處時(shí),紅、藍(lán)兩線間的電阻變化了10kΩ;
故障原因是:A點(diǎn)處與藍(lán)線之間短路;
(2)需要的加熱時(shí)間為8400s;
(3)25℃溫度刻度跟電壓表2伏的刻度對(duì)應(yīng).
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、吸熱熱量、電功公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是從題干中得出相關(guān)的信息和理解水位水溫傳感器的工作原理.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

(2012?廣西)陸銘的媽媽張羅著端午節(jié)包涼棕.做涼棕要用“灰水”(用清水淋草木灰后滲出來(lái)的水)浸泡糯米.“灰水”太濃或太淡做出來(lái)的涼棕口感都不好,需要反復(fù)試做好幾次才能確定,非常麻煩.于是陸銘就動(dòng)手用天平和量筒測(cè)量“灰水”的密度,配合媽媽的“試做”確定濃度合適的“灰水”的密度數(shù)值.測(cè)量步驟為:
(1)將天平放在
水平
水平
桌面上,然后將游碼移至標(biāo)尺的
零刻度
零刻度
處,觀察指針指示如圖1所示,則應(yīng)將平衡螺母向
調(diào)(選填“左”或“右”).

(2)在玻璃杯中盛“灰水”,放在已調(diào)好的天平左盤,稱量結(jié)果為m1=132.2g.
(3)把玻璃杯中的部分“灰水”倒入量筒,如圖2,在表中記下量筒中“灰水”體積.
(4)把玻璃杯和剩余“灰水”再次放在天平上稱量,當(dāng)天平重新平衡時(shí),所用砝碼和游碼位置如圖3所示,將玻璃杯和剩余“灰水”的質(zhì)量m2填入下表中.
(5)計(jì)算出“灰水”的質(zhì)量和密度,填入下表中.
質(zhì)量m1/g 量筒中“灰水”的體積V/cm3 質(zhì)量m2/g 量筒中“灰
水”的質(zhì)量m/g
“灰水”密度ρ/(g?cm-3
132.2
(6)剛才做實(shí)驗(yàn)的“灰水”媽媽要用半斤,則可用量筒量取
227.3
227.3
ml.(結(jié)果保留一位小數(shù))

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