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23. (6分)读初三的学生小王同学不但身强体壮,而且品学兼优,很多家务劳动他都主动承担,家里饮水机的水桶都是他来更换。如图所示的水桶内装有18.2 L的水,空桶质量为800 g,饮水机高度为840 mm,小王同学的体重为65 kg,他的一只鞋底面积为200 cm²。(g取10 N/kg)求:
(1)小王拿起一桶水静止站立时,他对地面的压强;
(2)小王换一次水对水桶至少要做多少功。

(1)小王拿起一桶水静止站立时,他对地面的压强;
(2)小王换一次水对水桶至少要做多少功。
答案:
23.解:
(1)小王的重力
$G_{人}=m_{人}g=65kg×10N/kg=650N$,
水的体积$V=18.2L=1.82×10^{-2}m^{3}$,
根据$\rho = \frac{m}{V}$可得,水的质量$m_{水}=\rho_{水}V=1.0×10^{3}kg/m^{3}×1.82×10^{-2}m^{3}=18.2kg$,
$m_{桶}=800g=0.8kg$,
则水和桶的总重力
$G=(m_{水}+m_{桶})g=(18.2kg+0.8kg)×10N/kg=190N$,
小王拿起一桶水时,他对地面压力
$F=G_{人}+G=650N+190N=840N$,
对地面的压强
$p=\frac{F}{S}=\frac{840N}{2×200×10^{-4}m^{2}}=2.1×10^{4}Pa$;
(2)小王换一次水,克服水桶总重力做功
$W=Gh=190N×840×10^{-3}m=159.6J$。
答:
(1)小王拿起一桶水时,他对地面的压强为$2.1×10^{4}Pa$;
(2)小王换一次水对水桶至少要做功159.6J。
[考点]功的简单计算;压强的公式的应用。
(1)小王的重力
$G_{人}=m_{人}g=65kg×10N/kg=650N$,
水的体积$V=18.2L=1.82×10^{-2}m^{3}$,
根据$\rho = \frac{m}{V}$可得,水的质量$m_{水}=\rho_{水}V=1.0×10^{3}kg/m^{3}×1.82×10^{-2}m^{3}=18.2kg$,
$m_{桶}=800g=0.8kg$,
则水和桶的总重力
$G=(m_{水}+m_{桶})g=(18.2kg+0.8kg)×10N/kg=190N$,
小王拿起一桶水时,他对地面压力
$F=G_{人}+G=650N+190N=840N$,
对地面的压强
$p=\frac{F}{S}=\frac{840N}{2×200×10^{-4}m^{2}}=2.1×10^{4}Pa$;
(2)小王换一次水,克服水桶总重力做功
$W=Gh=190N×840×10^{-3}m=159.6J$。
答:
(1)小王拿起一桶水时,他对地面的压强为$2.1×10^{4}Pa$;
(2)小王换一次水对水桶至少要做功159.6J。
[考点]功的简单计算;压强的公式的应用。
24. (7分)如图甲所示为一个加湿器内部湿度检测装置的简化电路图,如图乙所示为加湿器内部湿度电阻R的阻值随湿度变化的关系图象。已知电源电压为12 V,定值电阻R₀=10 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V。在电路安全工作的前提下,请通过计算回答:


(1)电压表的示数为1 V时,该电路的电功率是多少?
(2)该加湿器能检测到的最小湿度值是多少?
(1)电压表的示数为1 V时,该电路的电功率是多少?
(2)该加湿器能检测到的最小湿度值是多少?
答案:
24.解:
(1)由图甲可知,$R$、$R_0$串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量$R_0$两端的电压,
电压表的示数为1V时,该电路中的电流$I=I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1V}{10\Omega}=0.1A$,
电路的电功率$P=UI=12V×0.1A=1.2W$;
(2)由图乙可知,湿敏电阻$R$的阻值随湿度的减小而减小,
根据电压表的量程可知,$R_0$两端的最大电压$U_{0大}=3V$,
则电路中的最大电流$I_{max}=I_0'=\frac{U_0'}{R_0}=\frac{3V}{10\Omega}=0.3A$,
根据串联电路的电压特点可知,$R$两端的最小电压$U_{R小}=U-U_{0大}=12V-3V=9V$,
根据欧姆定律可知,$R$的最小阻值$R_{min}=\frac{U_{R小}}{I_{max}}=\frac{9V}{0.3A}=30\Omega$,
由图乙可知,该加湿器能检测到的最小湿度值是20%。
答:
(1)电压表的示数为1V时,该电路的电功率是1.2W;
(2)该加湿器能检测到的最小湿度值是20%。
[考点]电功率的综合计算;欧姆定律的应用。
(1)由图甲可知,$R$、$R_0$串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量$R_0$两端的电压,
电压表的示数为1V时,该电路中的电流$I=I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1V}{10\Omega}=0.1A$,
电路的电功率$P=UI=12V×0.1A=1.2W$;
(2)由图乙可知,湿敏电阻$R$的阻值随湿度的减小而减小,
根据电压表的量程可知,$R_0$两端的最大电压$U_{0大}=3V$,
则电路中的最大电流$I_{max}=I_0'=\frac{U_0'}{R_0}=\frac{3V}{10\Omega}=0.3A$,
根据串联电路的电压特点可知,$R$两端的最小电压$U_{R小}=U-U_{0大}=12V-3V=9V$,
根据欧姆定律可知,$R$的最小阻值$R_{min}=\frac{U_{R小}}{I_{max}}=\frac{9V}{0.3A}=30\Omega$,
由图乙可知,该加湿器能检测到的最小湿度值是20%。
答:
(1)电压表的示数为1V时,该电路的电功率是1.2W;
(2)该加湿器能检测到的最小湿度值是20%。
[考点]电功率的综合计算;欧姆定律的应用。
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