半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的,因此,利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途。
(1)一个由某半导体材料制成的家用加热器,接在220V家庭电路中,加热器在发热的同时,也在向外界放热。图甲为发热功率P发热和散热功率P散热与温度t之间关系的图像。由图像可知,加热器工作时的稳定温度为 ℃。当温度稍高于稳定温度时,P发热小于P散热,时发热功率继续减小,可推知,元件的电阻在继续 。
(2)由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化如表所示,若用该电阻R与电源(电压为3伏)、电流表(量程为0~5毫安)、电阻R′串联起来,连接成如图丙所示的电路。用该电阻R做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,得到一个简单的“金属电阻温度计”。电流刻度较大处对应的温度刻度较 ;请通过计算说明,若R′=450Ω,则图丁中指针所指处对应的温度数值为多少?
如图甲所示,一个底面积为75cm 2的柱形物体A挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数F 1=15N:底面积为120cm 2且足够深的柱形容器放在水平桌面上,将物体A放入容器中且与容器底接触但对容器无压力,慢慢向容器注水,待液面稳定后物体A上表面到水面的距离h=5cm,如图乙所示,此时弹簧测力计示数F 2=7.5N;然后,将物体A竖直向上移动8cm(忽略绳重和附在物体表面上水的重力,ρ 水=1.0×10 3kg/m 3,g=10N/kg)求:
(1)物体A浸没在水中受到的浮力;
(2)物体A的密度;
(3)物体A竖直向上移动8cm前后,水对容器底压强的变化量。
如图所示的电路,灯泡L标有"6V"的字样,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,当闭合S 1,断开S 2,灯泡L恰好正常发光,电流表示数为0.2A;当断开S 1,闭合S 2,且滑动变阻器的滑片移到最右端时,电压表读数为4V(假设灯丝电阻不变)求:
(1)电源电压;
(2)R 0的阻值;
(3)当S 1、S 2同时闭合,且滑动变阻器的滑片移到最左端。通电5min整个电路消耗的电能。
新型节能电炖锅的发热体是由PTC半导体陶瓷材料制成的,PTC的发热效率较高,它有一个人为设定的温度,低于设定温度时,其电阻值随温度升高而变小;高于设定温度时,其电阻值随温度升高而变大,从而可以自动调节电炖锅的温度和电功率。有一种型号电炖锅,其简化工作电路如图1所示,电源电压为220V,R 0是定值电阻,R t是PTC电阻,它的阻值随温度t的变化曲线如图2所示。炖汤时,汤水沸腾后,电炖锅能在较低功率档位长时间保持水的沸腾,这样既能节约用电,又能使炖出来的汤味道鲜美且不失营养,此时R t的温度为110℃,电炖锅功率为440W.求:
(1)当R t的温度为50℃时,R t的阻值;
(2)当R t的温度约为110℃时,电炖锅的工作电流;
(3)R t的温度从20℃升高到110℃的过程中,电炖锅的最大功率。
“贵阳至南宁高速铁路”项目于2016年12月开工,全线长约512km,设计最高行车速度达350km/h。该高铁线途径河池市的环江、金城江、都安等地,预计2021年正适通车运行,通车后河池市将步入高铁时代。建设中用到的某种起重机的结构示意图如图所示,用该起重机将放在水平地面上的长方体混凝土墩放入水中。起重机的吊臂OAB粗细不计,可以看作杠杆,吊臂B端连着滑轮组,已知混凝土墩的密度为2.5×103kg/m3、底面积为4m2、高为2m,ρ水=1.0×103kg/m3.求:
(1)混凝土墩的质量;
(2)混凝土墩被提起到最高点静止时,立柱CA恰好竖直,OA:OB=1:6.若忽略滑轮组、钢丝绳和吊臂的重力及各种摩擦,则起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少N。
(3)混凝土浸没在水中后,它匀速下降过程中所受钢丝绳的拉力。(不计水的阻力)
共享自行车的普及给人们出行提供了方便,也符合我国提倡的“绿色出行,低碳生活”理念。王明同学骑着自行车在平直的水平路面上匀速行驶,10min行驶了3000m,骑行过程中使人和车前进的动力恒为20N.求:
(1)自行车的速度是多少m/s;
(2)骑行10min动力所做的功。