四、論述與計算題(19題6分，20題8分，2l題9分，共23分，解答應寫出必要的文字說明、步驟和公式，只寫出最后結果的不給分。)

　　19.2011年5月22日，世界內河上最豪華的郵輪——“長江黃金l號”在重慶朝天門下水首航。如圖18所示，一架重力為9×l04N的直升飛機在20s內豎直下降10m，最后停在郵輪的停機坪上。 求：

　　(1)飛機豎直下降20s內的平均速度。

　　(2)飛機豎直下降20s內重力做的功。

　　圖18

　　已知：G=9×l04N t=20s h=10m

　　求：v W

　　解：

　　答：(1)飛機豎直下降20s內的平均速度 為 0.5m/s; (2)飛機豎直下降20s內重力做的功為9×105J

　　20.從2011年5月11日起，執行酒駕重罰新規定。交警使用的某型號酒精測試儀的工作原理相當于圖19所示。電源電壓恒為9 V，傳感器電阻R2的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，當酒精氣體的濃度為0時，R2的電阻為80 Ω。使用前要通過調零旋鈕(即滑動變阻器R1的滑片)對測試儀進行調零，此時電壓表的示數為8 V。求：

　　(1)電壓表的示數為8V時，電流表的示數為多少?

　　(2)電壓表的示數為8V時，滑動變阻器R1 的電阻值為多少?

　　(3)調零后，R1的電阻保持不變。某駕駛員對著測試儀吹氣10 s，若電流表的示數達到0.3A，表明駕駛員醉駕，此時電壓表的示數為多少?

　　圖19

　　解：因為R2和滑動變阻器串聯，當R2=80Ω，電壓表示數U2為8V時，

　　U1=U-U2=9V-8V=1V

　　當R1的電阻保持不變，電流表的示數I/為0.3A時，

　　U1/=I/R1=0.3A×10Ω=3V，U2/=U- U1/=9V-3V=6V

　　答：(1)電壓表的示數為8V時，電流表的示數為0.1A

　　(2)電壓表的示數為8V時，滑動變阻器R1的電阻值為10Ω

　　(3)調零后，R1的電阻保持不變。某駕駛員對著測試儀吹氣10 s，若電流表的示數達到0.3A，表明駕駛員醉駕，此時電壓表的示數6V

　　21.在新農村建設中很多樓房頂上裝有如圖20所示的太陽能熱水器，圖21是內部水箱的結構示意圖。S l是自動溫控開關，當水溫低于20℃時閉合，輔助加熱電阻R開始加熱;當水溫高60℃時斷開，輔助加熱電阻R停止加熱。A、B是水箱中兩個相同的實心圓柱體，密度為1.8×103kg/m3，懸掛在水箱頂部的壓力傳感開關S2上。當S2受到豎直向下的拉力達到16 N時閉合，電動水泵M開始向水箱注水;當拉力小于等于10N時，S2斷開，電動水泵M停止注水。取g=10N/kg。求：

　　(1)若水箱內有100 kg的水，夜晚在輔助加熱系統作用下，水溫升高了20℃，水吸收的熱量。 [C水=4.2×103J/(kg?℃)] 　(2)A、B的體積均為500 cm3，A、B的總重力。

　　(3)正常情況下水箱中的水面最高時，A受到的浮力。(開關S2下的細繩和A、B間的細繩質量與體積均忽略不計。)

　　圖20 圖21

　　解：(1)Q吸=CmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×100 kg×20℃=8.4×106J

　　(2)G總=m總g=ρV總g=ρ(VA+VB)g=1.8×103kg/m 3×(5×10-4m3+5×10-4m3)×10N/kg=18N

　　(3)正常情況下，當水位最高時，繩子受到的拉力最小，此時

　　F總浮 = G總-F=18N-10N=8N

　　FB浮=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×5×10-4m3×10N/kg=5N

　　FA浮= F總浮-FB浮=8N-5N=3N

　　答：(1)若水箱內有100 kg的水，夜晚在輔助加熱系統作用下，水溫升高了20℃，水吸收的熱量為8.4×106J

　　(2)A、B的體積均為500 cm3，A、B的總重力為18N。

　　(3)正常情況下水箱中的水面最高時，A受到的浮力為3N

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