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題目:
【問題背景】
【問題提出】
實驗室計劃在電爐上安裝一個電阻絲,以實現(xiàn)電爐在額定電壓下產(chǎn)生更高的溫度。為了達到這個目標,實驗室需要確定電阻絲的阻值和長度。
【問題解答】
P = U^2 / (R + R0) (其中R0為電阻絲安裝前電爐的電阻)
U = 220V
為了求解電阻絲的阻值和長度,需要知道電阻絲的橫截面積。假設(shè)電阻絲是均勻的,且橫截面積為S,則有:
R = R0 + (U^2 / S) (電阻與電阻絲長度成正比)
為了達到更高的溫度,需要更大的電流,因此電阻絲需要更長。假設(shè)電阻絲長度為L,則有:
L = (U^2 / P) (電流與電阻成反比)
將上述兩個方程聯(lián)立,可以得到:
L = (U^2 / P) - (U^2 / (U^2/P)) = P/P0 (其中P0為電阻絲安裝前電爐的功率)
其中P為新電爐的功率,可以通過實驗測量得到。通過測量新電爐的實際功率和舊電爐的額定功率,可以求出電阻絲的長度L。
【例題解答】
假設(shè)舊電爐的額定功率為1100W,新電爐的功率為2200W。根據(jù)上述公式,可以求出電阻絲的長度為:
L = 2200 / 1100 - 2200 / (2200/1100) = 5.5米。
因此,實驗室需要購買一根長度為5.5米的電阻絲即可實現(xiàn)電爐在額定電壓下產(chǎn)生更高的溫度。
【總結(jié)】
本題主要考察了電功率公式、歐姆定律和物理中的長度測量方法。通過求解電阻絲的阻值和長度,可以實現(xiàn)對舊式電爐的升級改造,達到更高的溫度需求。