【正文】 36 伏特，額定輸出電流為 安培的電源，還有電阻值為 100 歐姆、 510 歐姆、 1000 歐姆、 2200 歐姆和 6800歐姆的幾個電阻器供選用．請選擇適當(dāng)?shù)碾娮?，?gòu)成簡單的充電電路，可以分別給一節(jié)或兩節(jié)電池充電，不必更換所用電阻器． 畫出電路圖（畫出兩節(jié)充電電池） 如果通往充電電池的兩條導(dǎo)線短路，電阻器消耗的電功率是多少？ 【考點】 電路圖設(shè)計；歐姆定律的應(yīng)用；電功率的計算． 【分析】 （ 1）因為直流電源的輸出額定電壓為 36V，遠大于兩節(jié)被充電池的電壓，所以需串聯(lián)一個阻值適宜的 電阻才能充電，且不論充電電池是一節(jié)還是兩節(jié)，其電壓都遠小于電源電壓，可以忽略；根據(jù)歐姆定律分別求出電阻對應(yīng)的電流，再與充電電流在 20 毫安﹣ 40 毫安范圍內(nèi)比較適合進行比較得出所串聯(lián)電阻的阻值． （ 2）通往充電電池的兩條導(dǎo)線短路時，電路為 R 的簡單電路，根據(jù) P= 求出電阻器消耗的電功率． 第 16 頁（共 19 頁） 【解答】 解：（ 1）電源與一個阻值適宜的電阻串聯(lián)才能充電，其電路圖如下： 兩節(jié)電池串聯(lián)時的電壓是 ，不論充電電池是一節(jié)還是兩節(jié)，其電壓都遠小于電源電壓，可以忽略， 因此充電流 I 為： I= 把 U=36V 和 R=100Ω、 510Ω、 1000Ω、 2200Ω、 6800Ω 分別代入上式，得： I=360 10﹣ 3mA、70 10﹣ 3mA、 36 10﹣ 3mA、 16 10﹣ 3mA、 10﹣ 3mA； 符合充電電流 20mA～ 40mA 范圍內(nèi)的電阻是 1000Ω， 所以應(yīng)選用 1000Ω 的電阻與其串聯(lián)． （ 2）如果通往充電電池的兩條導(dǎo)線短路，則電阻器消耗的電功率為： P= = =． 答：（ 1）電路圖如圖所示；（ 2）充電電池短路時，電阻器消耗的電功率是 ． 20． “一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃 ”，這是民間流 傳的一個故事，現(xiàn)給你兩根長度相同且自重忽略不計的扁擔(dān)和一只水桶，請你幫他們想出一個辦法來，使甲、乙、丙三個小和尚共抬一桶水且各自承受的壓力相同．要求畫出簡要示意圖，并畫出水桶的懸掛位置和三個力的力臂． 【考點】 控制變量法與探究性實驗方案． 【分析】 要解決此題，需要掌握杠桿的平衡條件，知道 F1?L1=F2?L2，在此題中要根據(jù)杠桿的平衡條件進行計算．首先要搞清題目的要求，要使三個人承受的壓力相等，則其中一根扁擔(dān)的一端承受力為水桶重的三分之一，而另一端承受水桶重的三分之二．另一端由兩外兩個人各承擔(dān)三分之一． 【 解答】 答：如圖所示： 使一根扁擔(dān)的一端置于另一扁擔(dān)中點 B 處（可用細繩固定），水桶懸掛在 E 點，三個和尚分別在 A、 C、 D 三點抬水．設(shè)桶及水重為 G，扁擔(dān)長為 L，根據(jù)杠桿平衡條件 F 動 ?L 動 =F 阻 ?L 阻 得到： 當(dāng) F 甲 =F 乙 時， LBC=LBD= ； 此時： F 甲 =F 乙 = ； 若要 F 丙 =F 甲 =F 乙 = ，則 LAE=2LBE． 所以水桶應(yīng)懸掛于離 A 點 L 處． 以 E 為支點，力臂如圖所示： 第 17 頁（共 19 頁） 四、計算與應(yīng)用 21．航天員進行失重或微重力訓(xùn)練時，用到的方法是在地面用浮力水槽讓宇航員產(chǎn)生漂然感覺，模擬訓(xùn)練航天員在失重時進行 工作和維修．浮力水槽模擬失重的原理是，通過增減配重和漂浮器，使宇航員懸浮在水中，獲得模擬失重的感覺和效應(yīng)．一般是將 1： 1 的航太器放入水槽中，航天員穿上改制的艙外航天服，進行出艙活動程序的模擬和技能的訓(xùn)練，如圖所示．質(zhì)量為 75kg 的宇航員，若所帶配重及所著模擬宇航服質(zhì)量為 25kg，人自身的密度設(shè)為 103kg/m3． g 取 10N/kg． 求： （ 1）宇航員在浮力水槽中訓(xùn)練時所受的浮力； （ 2）宇航員在水面以下 2m 深時受到水的壓強； （ 3）宇航員每只腳著地的面積為 200cm2，解除配重并脫下模擬宇航服直接 站在蓄有 4m 深水的池底，對池底的壓強多大？ 【考點】 液體的壓強的計算；密度公式的應(yīng)用；重力的計算；壓強的大小及其計算；阿基米德原理． 【分析】 （ 1）知道人和配重的質(zhì)量，利用重力公式求總重，因為宇航員漂浮，利用物體的漂浮條求宇航員受到的浮力； （ 2）知道宇航員所處的深度，利用液體壓強公式求宇航員受到水的壓強； （ 3）利用密度公式求人體的體積（浸沒水中排開水的體積），利用阿基米德原理求宇航員受到水的浮力，從而求出宇航員對池底的壓力，再根據(jù)液體壓強公式求宇航員對池底的壓強． 【解答】 解：（ 1） ∵ 宇航員漂浮， ∴ F 浮 =G 總 =m 人 g+m 物 g=（ 75kg+25kg） 10N/kg=1000N， （ 2） p=ρgh=1 103kg/m3 10N/kg 2m=2 104Pa， （ 3）脫去宇航服解除配重后，人的體積： V 人 = = = 10﹣ 2m3， 此時人所受浮力： F39。浮 =ρ 水 V 人 g=1 103kg/m3 10N/kg 10﹣ 2m3=714N， 人站在池底，對池底的壓力： F=G 人 ﹣ F 浮 =750N﹣ 714N=36N， 人雙腳站在池底，對池底的壓強： p= = =900Pa． 第 18 頁（共 19 頁） 答：（ 1）宇航員在浮力水槽中訓(xùn) 練時所受的浮力為 1000N； （ 2）宇航員在水面以下 2m 深時受到水的壓強為 2 104Pa； （ 3）宇航員對池底的壓強為 900Pa． 22．現(xiàn)有兩個電路元件定值電阻 R1 和熱敏電阻 R2（電阻隨溫度改變而改變，且對溫度很敏感），它們各自的電流與兩端電壓的關(guān)系如圖甲所示．將這兩個電路元件接入圖乙所示的電路中，電源電壓為 6V．當(dāng)電流表讀數(shù)為 70mA 時，求： （ 1）定值電阻 R1 的阻值； （ 2）通過熱敏電阻 R2 的電流； （ 3） R2 的電阻； （ 4）電源的總功率． 【考點】 歐姆定律的應(yīng)用；并聯(lián)電路的電流規(guī)律；電功率的 計算． 【分析】 （ 1）從圖象上讀出一組關(guān)于 R1 的電壓值和電流值，然后根據(jù) R= 求電阻的大小； （ 2）先跟據(jù) I= 求出 R1 中的電流，再根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律求出 R2 中的電流； （ 3）從圖象上讀出一組關(guān)于 R2 的電壓值和電流值，然后根據(jù) R= 求電阻的大小； （ 4）根據(jù) P=UI 求出電源的總功率． 【解答】 解：（ 1）查圖象得當(dāng) R1 兩端的電壓 U1=2V 時，電流 I1=20mA=， ； （ 2）通過 R1 的電流是 通過 R2 的電流為 I2=I﹣ I1=70mA﹣ 60mA=10mA=； （ 3）查 R2 的 I﹣ U 關(guān)系 圖象得：當(dāng)通過 R2 的電流 I2=，即 10mA 時， U2=4V 此時 R2 的阻值 ； （ 4）電路中的總電流為 I=70mA=， 電源的總功率為 P=UI=6V =； 答：定值電阻 R1 的阻值為 100Ω；通過熱敏電阻 R2 的電流為： ； R2 的電阻為 400Ω；電源的總功率為 ． 第 19 頁（共 19 頁） 2022 年 10 月 20 日