Question

1．某電爐在額定電壓220V下的功率為1 000W，當(dāng)實(shí)際電壓只有額定電壓的90%時(shí)，若電爐的電阻保持不變，此時(shí)電爐的實(shí)際功率是810W．天平是測(cè)量物質(zhì)質(zhì)量的工具，在某些情況下，加一些輔助器材，利用天平還可間接地測(cè)量其它物理量．小東再找來鉛筆，毫米刻度尺和密度表，即方便地測(cè)出一大卷細(xì)銅線的長(zhǎng)度．小東操作如下：
（1）拉出一段細(xì)銅線，在鉛筆上緊密地繞n匝．用毫米刻度尺測(cè)出n匝的寬度L．
（2）用天平稱出整卷細(xì)銅線的質(zhì)量m，查出銅的密度ρ_銅．
（3）整卷細(xì)銅線的長(zhǎng)度為l=$\frac{4m{n}^{2}}{{ρ}_{銅}π{L}^{2}}$．

Answer 1

分析 利用功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求出電爐的內(nèi)阻；則由實(shí)際電壓利用功率公式可求得實(shí)際功率．
（1）已知銅線圈的寬度和匝數(shù)，可以得到銅線的直徑d，利用r=$\frac1v33fhh{2}$得到銅線的半徑，再根據(jù)S=πr²得到橫截面積；
（2）已知整卷銅線的質(zhì)量和銅的密度，可以得到這些銅的體積；
（3）已知銅線的體積和橫截面積，利用l=$\frac{V}{S}$得到銅線的長(zhǎng)度．

解答 解：由P_額=$\frac{{U}_{額}^{2}}{R}$得，
R=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1000W}$=48.4Ω，
當(dāng)U_實(shí)=90%U_額，時(shí)，電阻不變，
則實(shí)際功率：P_實(shí)=$\frac{{（90%{U}_{額}）}^{2}}{R}$=0.81×$\frac{{U}_{額}^{2}}{R}$=0.81P_額=0.81×1000W=810W．
（1）細(xì)銅線的半徑為r=$\frac7ntp1j3{2}$=$\frac{L}{2n}$細(xì)銅線的橫截面積為S=πr²=π（$\frac{L}{2n}$）²=$\frac{π{L}^{2}}{4{n}^{2}}$；
（2）整卷銅線的體積為V=$\frac{m}{{ρ}_{銅}}$；
（3）這卷銅線的長(zhǎng)度為l=$\frac{V}{S}$=$\frac{\frac{m}{{ρ}_{銅}}}{\frac{π{L}^{2}}{4{n}^{2}}}$=$\frac{m}{{ρ}_{銅}}$×$\frac{4{n}^{2}}{π{L}^{2}}$=$\frac{4m{n}^{2}}{{ρ}_{銅}π{L}^{2}}$．
故答案為：810W；（3）$\frac{4m{n}^{2}}{{ρ}_{銅}π{L}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 解決此類問題要結(jié)合歐姆定律公式和電功率公式進(jìn)行分析，抓住題目中的關(guān)鍵條件：電阻不變．
在利用刻度尺和鉛筆測(cè)量細(xì)銅線的直徑時(shí)，注意纏繞的線圈既不能重疊，也不能有較大的間隙，這些做法都會(huì)造成較大的測(cè)量誤差．