载人飞船在太空中飞行时,由于处在真空环境,它的舱门必须具有良好的密封*。为了检验飞船舱门的密封*能,科研人员采...
- 习题库
- 关注:1W次
问题详情:
载人飞船在太空中飞行时,由于处在真空环境,它的舱门必须具有良好的密封*。为了检验飞船舱门的密封*能,科研人员采用了如下的方法:将待检验的飞船舱体M置于一个不漏气的集气空腔N中,如图*所示。先对舱体M充入压强为1.0×105pa的空气,然后,把集气空腔N抽成真空。若舱门漏气,一段时间后便会有气体从舱体M进入集气空腔N中,舱体M中的压强将减小,集气空腔N中的压强将增大。为了测量舱体M和集气空腔N中的压强,科研员设计了如图*所示电路,其中RM、RN是两个完全相同的压敏电阻(其电阻值会随所受压强大小发生变化的可变电阻)。已知舱体M的容积为V,集气空腔N真空部分的容积为4V,飞船舱门的面积是0.6m2,不计舱体M器壁的体积,整个过程温度不变。电路中R0的阻值为10Ω,电源电压为12V.压敏电阻RM、RN的阻值随气体压强变化的关系如表:
压敏电阻受到的气压(×105Pa) | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
压敏电阻对应的电阻值(Ω) | 50 | 40 | 30 | 22 | 15 | 12 | 10 | 8 | 6 | 5 | 4 |
试求:
(1)若舱门不漏气,且单*双掷开关S接b时,电路中电流表和电压表的示数分别是多少?
(2)实验表明,一定质量的气体在温度不变的情况下,压强随体积的变化如图乙所示。若空气从舱体M中逸出,经过一定的时间后,M、N中的压强相等。若开关S接在a处,则此时整个电路消耗的总功率多大?
(3)在检验过程中的某时刻,开关接a时电压表的示数为Ua、压敏电阻RM的功率为PM,开关接b时电压表的示数为Ub、压敏电阻RN的功率为PN,若Ua=2Ub,且PM:PN=3:2,则此时舱门内外受到的压力差是多少?
【回答】
(1)若舱门不漏气,且单*双掷开关S接b时,电路中电流表为0.2A,电压表的示数是2V;
(2)开关S接在a处,整个电路消耗的总功率为3.6W;
(3)此时舱门内外受到的压力差是1.8×104N。
【解析】:(1)当单*双掷开关S接b时,RN与R0串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流;
舱门不漏气时,RN受到的气压为0Pa,由表格数据可知,RN=50Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中电流表的示数:
IN0.2A,
电压表的示数:
U0=INR0=0.2A×10Ω=2V;
(2)当M、N中的气体压强相等时,气体的体积变为5V,由图乙可知,M、N中的气压值均为0.2×105Pa,
查表可知,此时RM、RN的电阻值均为30Ω,
开关S接在a处,RM与R0串联,
则此时整个电路消耗的总功率:
P3.6W;
(3)由I可得,电压表的示数之比:
,
由P=I2R可得:
()2()2,
解得:RMRN,
因电压一定时,电流与电阻成反比,
所以,,
解得:RN=40Ω,RMRN40Ω=15Ω,
由表格数据可知,M中的气压PM=0.4×105Pa,N中的气压PN=0.1×105Pa,
此时舱门受到的内外压力差:
△F=△pS=(0.4×105Pa﹣0.1×105Pa)×0.6m2=1.8×104N。
知识点:九年级下
题型:计算题
- 文章版权属于文章作者所有,转载请注明 https://zhongwengu.com/exercises/44yyqm.html