某公园开展基础建设时,需要将由轻钢材料制成的路灯杆AB竖立起来,已知路灯杆粗细、厚度均匀,长为15 m,质量为100 kg.作业时起重机沿A点将路灯杆逐渐提起,所用时间为30 s,此过程中路灯杆B端始终与地面接触,如图所示.g取10 N/kg,试问:
(1)路灯杆采用轻钢材料不仅保证较大的强度,而且显著减轻了路灯杆的质量,这是因为与普通钢材相比,轻钢材料具有______的特点;
(2)要将放在水平地面上的路灯杆A端拉离地面,求所需的最小动力______;
(3)竖立路灯杆的过程中,求克服路灯杆重力做功的功率______。
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如图是踩踏式翻盖垃圾桶的图片。若桶盖质量为500 g,质量分布均匀,方形桶盖重力作用点在重心,重心在方盖的几何中心。脚踏板AO1=10 cm,O1B=18 cm,连接杆O2C=5 cm,桶盖O2E=60 cm。 求:(g=10 N/kg)
(1)该垃圾桶在使用时,相当于________(选填“省力”或“费力”)杠杆;
(2)若要把桶盖顶起,脚掌对踏板的压力至少应该是多大____?
(3)将桶盖翻开30°时,桶盖克服重力做了多少功_____?
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边长为20cm的薄壁正方形容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2,高度为10cm。如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终直立,圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示。(g取10Nkg)
(1)判断圆柱体的密度与液体密度的大小关系,并写出判断依据;
(2)当圆柱体刚被浸没时,求它受到的浮力;
(3)当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,求容器内液体的质量。
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在中学生创新大赛中,某初中参赛小组制作了一台电子秤。其原理结构如图甲所示。R0为定值电阻,R是压敏电阻,其阻值会随所受的压力F的变化而变化,变化范围大约为几欧到十几欧,通过电压表的读数可以得知压力大小。参赛小组通过实验绘制了压敏电阻阻值R与其所受压力F大小的关系图像,如图乙所示。请回答以下问题:
(1)如图乙所示的R-F图像,写出R和F的关系式,R=______________。(带单位)
(2)若图甲所示的电路中,在压敏电阻R上水平放置一个重力为1 N的托盘,电源电压U=9.0 V且保持不变,R0=3 Ω,电压表的量程为0~3 V。则该电子秤所能测的物体的最大重力为______________牛,此时压敏电阻的电功率为______________瓦。
(3)若电源电压降低,则所测的物体的最大重力________(选填“变大”或“变小”),简要说明理由________。
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智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务,如图甲所示为一种名为“小i”的图书搬运机器人,图乙为其工作过载报警、保护电路原理图,工作电压为48 V,R0为电阻箱,R为压力传感器,其阻值随所受压力的变化如图丙所示,当通过触发器的电流超过0.5 A时就触发警报,同时电动机停止工作。已知该机器人的最大负重为20 kg,触发器的电阻忽略不计,g取10 N/kg。试问:
(1)读者与“小i”对话,咨询某图书所在的位置,“小i”需将读者的声音信号转化为电流信号,其原理是________。
(2)为保护“小i”,电阻箱R0的阻值至少为______________。(g取10 N/kg)
(3)“小i”每天需将1 944 kg图书从借阅处分批搬回书架上,每次放回需将图书提高0.5 m,搬书时能量转化效率为90%,则完成每天搬书上架任务需要消耗的电能是______________。
(4)为了使“小i”更好地工作,设计人员计划降低机器人报警负重,应将电阻箱R0的阻值______________调整,并简要说明理由______________。
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图甲是某品牌电热式家用煮茶器,图乙为其简化的电路原理图,已知R1、R2均为电热丝,R2阻值为60.5 Ω。煮茶器有“高温挡”和“低温挡”两个挡位,低温挡功率为605 W。现煮茶器内装有初温为15 ℃的1 L茶水,请完成下列问题:[当地气压为标准大气压,c茶水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ茶水=1.0×103 kg/m3]
(1)煮茶器底座与桌面接触部分由3个橡胶软垫制成,是通过______________的方式增大摩擦,使底座稳固在桌面上。
(2)煮茶器工作时的最大加热功率是______________。此时通过R1的电流是______________。
(3)煮茶器在高温挡时,将茶水煮沸腾所需的时间是______________。(假设无能量损失,结果保留整数)
(4)在居民用电高峰时段,家庭电路中往往电压偏低,使用煮茶器煮沸相同质量和初温的水所用时间比平时长,请你运用所学知识解释这一现象______________。
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图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇(部分参数如表),具有只扇风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态。
喷雾小风扇部分参数 | |
输出电压 | 4V |
喷雾功率 | 4W |
出风功率 | 4W |
电池容量 | 6000mAh |
(1)图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图,当水箱内的水位较低时,红灯亮报警,请结合图说明其工作原理______;
(2)小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是______?
(3)商家宣称此款小风扇充满电后,在喷雾状态下可持续工作5小时,通过计算判断他们的官宣与实际是否相符______。
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现有一个粗细均匀的金属圆环,它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性,小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时,小科先将触点M与圆环上的A点连接,再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端后,闭合开关S,将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周,在触点N滑动的过程中,触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻,记为RMN。设滑过弧MN的长为x,电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V,铜丝的阻值不计,触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
(1)由图乙可知,该金属圆环中铜丝的长度是______cm。
(2)在触点N滑动过程中,RMN的最大值是______?
(3)每1cm电阻丝的阻值是______Ω。(提示:图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
(4)如图丙所示,把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后闭合开关S,通电1min,电路消耗的电能为W。求W的最大值______。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
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如图所示,是某种“电子测重仪”的原理图。其中电源两端电压U恒为3V,A为托盘,P为金属滑片且固定在托盘下的弹簧上,并能随弹簧上下滑动。开关S闭合,当托盘中不放物体时,P位于R的最上端,R0的电功率为P1;当称量物体质量达到最大值时,滑片P位于R的最下端,R0的电功率为P2,且P1︰P2=1︰9。求:电子测重仪正常工作过程中,电压表示数的范围。(请画出相关电路的等效电路图。)
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阅读短文,回答问题。
电阻率
电阻率是表征导体材料性质的一个重要的物理量,它与导体的材料有关。在导体的长度和横截面积一定的条件下,电阻率越大,导体的电阻越大。电阻率的大小可用公式ρ=R计算,其中l表示导体长度,S表示导体的横截面积。
以下是查阅资料得到的部分导体材料在20 ℃时的电阻率
材料 | 银 | 铜 | 铝 | 铁 |
电阻率 | 1.65×10-8 | 1.75×10-8 | 2.83×10-8 | 1.0×10-7 |
(1)不同材料制作而成的长度和横截面积均相同的导体,导电性能越好说明电阻率________(选填“越大”或“越小”)。
(2)表格中未给出电阻率的单位,请你根据原文写出电阻率的单位:________。
(3)用铁制成的某导体的长度为1 m,横截面积为0.4 mm2时,该导体的电阻为______Ω。
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