如图甲所示，是测量高于警戒水位的装置原理图。在横截面积为S＝5×10﹣3m2

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更新时间：2019-12-18

1.

如图甲所示，是测量高于警戒水位的装置原理图。在横截面积为S＝5×10﹣3m2的长方体绝缘容器的内部边缘左右两正对面，竖直插有两块薄金属板（电阻不计）并与外部电路连接，容器底部有一个小孔与湖水相通，容器的底部与警戒水位相平。电源电压U＝8V，小灯泡L标有“4V 2W”的字样（假设小灯泡的电阻不变），湖水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3．两金属板间的湖水电阻R与容器内水柱的高度h的倒数的变化关系如图乙所示。则：

（1）湖水水位比警戒水位高出多少时，小灯泡正常发光？

（2）当进入容器内的水达到m＝5kg时，容器内的湖水消耗的电功率是多大？

【答案】

（1）湖水水位比警戒水位高出2.5m时小灯泡正常发光；

（2）当进入容器内的水达到m＝5kg时，容器内的湖水消耗的电功率是1.6W。

【解析】：

（1）由图甲知，灯泡、电流表、容器中水串联在电路中，

由P＝UI可得当灯泡正常发光时电路中电流：

I＝I额0.5A，

由串联电路特点和欧姆定律可得容器中水的电阻：

R8Ω，

由图象可知，当R＝8Ω时，h﹣1＝0.4m，所以h＝2.5m，则湖水水位高于警戒水位2.5m。

（2）当进入容器内的水达到m＝5kg时，容器中水的体积：

V5×10﹣3m3，

所以容器中水的深度：

h1m，

所以h﹣1＝1m，由图象知此时容器中水的电阻R'＝20Ω，

由I可知灯泡电阻：RL8Ω，

所以此时电路中电流：

I'A，

由P＝I2R可得容器内的湖水消耗的电功率：

P'＝I'2R'＝（A）2×20Ω≈1.6W。

=

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