力学与电学的结合.doc

力学与电学的结合（压强） 1. （8分）随着社会和科技的发展，小汽车已进入寻常百姓家。如图14所示是一种测量小汽车油箱内油量装置的原理图，它主要由压力传感器R（电阻值随所受压力变化而变化）、油量表A（由电阻可忽略不计的电流表改装而成）、电源等组成电路。压力传感器R在一定范围内的电阻与所受压力的关系如下表所示，油箱位于压力传感器上，压力传感器R的上表面面积为5cm2,电源电压为6v (1)当油箱和油总重为500N时，压力传感器R上搜到的压强为多大？ (2）若油箱的质量为8.7kg，当油量表示数为3×10-2m3时，电路中的电流是多大？（ ρ汽油=0.71×103㎏/m3） (3）请指出该电路设计中的不足，并提出你的改进意见。 解：1）P=F/S=500N/5×10-4m2=1×106pa 2)m油=ρ油×V油=0.71×103㎏/m3×3×10-2m3=21.3kg F=G总=（m油+m箱）g=(8.7kg+21.3kg)*10N/kg=300N 由上表可知此时R的电阻为R=150Ω I=U/R=6V/150Ω=0.04A 3)当油箱内油量增多，压力达到一定值时，压力传感器的电阻很小，使得电路中电流较大，会超过电流表（油量表）的量程，甚至发生短路而烧毁电流表（油量表）。 改进方法：应在电路中串联一个阻值合适的定值电阻。 Ω的定值电阻；为深度表，其实质是一只量程为0～100mA的电流表；R是一种压力传感器，它用于感应压力的受力面积为60cm2，且所能承受的压力足够大，其阻值R随压力F变化的关系如图乙所示。已知水的密度为l .0 ×103kg／m3，g取10N／kg。问： (1)当该潜水艇浮在水面(压力传感器未浸入水中)时，电路中的电流多大? (2)图甲电路能测量的最大深度是多少米? (3)在不更换压力传感器的情况下，为了增大图甲电路所能测量的最大深度，应对该电路怎样进行改进?(写出一种方法即可) 电动机问题 3．如图15所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=50kg，电源电压U=110V保持不变，电动机线圈的电阻R=4Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=5A（g=10N／kg）。求： （1）电源的输出功率； （2）电动机线圈电阻R的发热功率； （3）试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。 （1）P出=IU=5A×110V=550W （2）电动机线圈电阻R的发热功率；P热=I2R=100W （3）试从能量转化和守恒的角度，求重物上升的速度大小。 因能量守恒，电动机对重物做的功的功率为： P有用= P出—P热=550W-100W=450W 又因为：P=W/t=Fh/t=F*vt/t=Fv，且匀速向上提升重物时：F=G=mg=50kg×10N／kg=500N，所以： V=P有用/F=450W/500N=0.9m/s. 4、太阳能电动车，它由太阳能电池提供动力，右图是它的电路简化图，光能转化为电能储存在太阳能电池中，提供电动机转动需要的动力，可通过改变调速电阻来调节电动机转速。已知太阳能电池电压为600V。请回答以下问题： （1）当调速电阻的滑片P在最右端时，调速电阻接入电路的阻值为10Ω，闭合开关S，电压表示数为500V，此时电动机的电功率是多少？ （2）当调速电阻的滑片P滑到最左端时，电动机电功率达到18KW，此时电流表示数多大？ 答案：5000W、30A 整车质量 40kg 电机额定功率 240w 额定工作电压 48V 最大车速 ≤20km／h 5．随着人民生活水平的提高，电动自行车已进入千家万户。小明家新买的某种型号电动自行车的主要技术参数如表中所示。 （1）电动自行车在构造上利用了很多物理知识，请你仿照例句，另外写出一条不同的构造与原理。 示例：车座做成宽大的马鞍状，是通过增大受力而积来减小压强。 答： 。 （2）该车以额定功率行驶时，通过电机的电流为多大？ （3）电动自行车行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电机能把80％的电能转化为克服阻力做功。质量为60kg的小明骑着这辆电动车，在平直公路上以额定功率匀速电动行驶10min，通过的路程是多少?(g取10N／kg) 答案： 解： (1)轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大粗糙程度来增大摩擦； 车轮毂用铝合金制造，是通过减小密度来减小整车质量； 尾灯用红色反射镜制造，是通过反射红光来增加警示性； 车轴使用轴承，是利用滚动来减小摩擦等。 (2)由P＝UI得 I＝P/U＝ 质 量 35kg 最高车速 30km/h 轮胎限压 2×105Pa 最大噪声 62dB 蓄电池 36V／10Ah 电动机 额定电压 36