饮水机是一种常用的家用电器.图甲为饮水机结构

作者:饮水机是一种常用的家用电器.图甲为饮水机结构 来源:未知 2021-07-03   阅读:

分析(1)由图乙电路图,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析解答;(2)由加热功率先计算的阻值,再由保温功率计算电路中电流,由欧姆定律计算两电阻串联的总电阻,从而得

分析 (1)由图乙电路图,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析解答;
(2)由加热功率先计算的阻值,再由保温功率计算电路中电流,由欧姆定律计算两电阻串联的总电阻,从而得到R2的阻值;
(3)①知道浮体A的体积(浸没排开水的体积),利用阿基米德原理求浮体A所受浮力;
②阀门C受到的压力与重力和等于受到的浮力,知道受力面积,利用压强公式求阀门C受到的压强;水产生的压强等于阀门受到的压强,利用液体压强公式p=ρgh求桶内水位最大高度.

解答 解:
(1)由图乙知,S接a时,R1与红灯串联;S接b时,R1、R2、绿灯串联.
不计指示灯的阻值,所以S接b时,电路中电阻大,电压一定时,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此时电路消耗功率较小,此时为保温状态;则S接a时为加热状态;
(2)S接a时为加热状态,加热时加热管的功率为550W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,R1的阻值:
R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1加热}}$=$\frac{(220V)^{2}}{550W}$=88Ω,
S接b时为保温状态,R1和R2串联,此时加热管的功率为88W(即R1的功率为88W),
由P=I2R可得电路中电流:I=I1=$\sqrt{\frac{{P}_{1}}{{R}_{1}}}$=$\sqrt{\frac{88W}{88Ω}}$=1A,
由欧姆定律可得:R1+R2=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{1A}$=220Ω,
所以R2=220Ω-88Ω=132Ω;
(3)①浮体A完全浸没时受到的浮力:
FVg=1.0×103kg/m3×55×10-6m3×10N/kg=0.55N;
②浮体A受力平衡,即水对C的压力、A和C总重力以及浮力平衡,所以有:F+G=F
则F=F-G=0.55N-0.15N=0.4N,
所以阀门C受到水的压强:
p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{0.4N}{1×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4×103Pa,
由p=ρgh可得水的深度:
h=$\frac{p}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4×1{0}^{3}Pa}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.4m.
答:(1)b.
(2)电阻R2的阻值为132Ω.
(3)①浮体A浸没时所受浮力为0.55N;
②桶内水位的最大高度是0.4m.

点评 本题为电学和力学的综合计算题,综合考查了学生对电功率公式、液体压强公式、压强定义式、阿基米德原理的掌握和运用,要求灵活运用相关公式.

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