作业帮（2009•滨湖区模拟）神州七号载人飞船在太空真空状态下飞行，要求飞船的舱门必须具有良好的密封性，以确保航天员的生命安全
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/27 05:40:51
（2009•滨湖区模拟）神州七号载人飞船在太空真空状态下飞行，要求飞船的舱门必须具有良好的密封性，以确保航天员的生命安全．为此，要在发射前检验飞船舱门的密封性能，科研人员采用了如下的检验方法：将待检验的飞船舱体M置于一个集气空腔N中，如图甲所示．为了模拟飞船飞行时的真实环境，先对舱体M充入压强为1.0×105Pa的空气，然后，把集气空腔N抽成真空，集气空腔N不漏气．若飞船舱门漏气，经过一段时间便会有气体从舱体M进入集气空腔N中，舱体M中的压强将减小，集气空腔N中的压强将增大．为了测量舱体M和集气空腔N中的压强，设计了如下图甲中所示的电路．其中，RM、RN是两个完全相同的力敏电阻（电阻值会随所受压强大小发生变化的可变电阻）．已知集气空腔N的容积为5V，舱体M的容积为V，不计舱体M器壁的体积，整个过程温度不变．电路中R0的阻值为10Ω，电源电压恒为9V．力敏电阻RM、RN的阻值随气体压强变化的关系如下表：
请回答下列问题：
（1）若飞船舱门漏气，则空气从舱体M中缓慢逸出过程中，电流表和电压表的读数将如何变化？
（2）若在检验过程中，某时刻电压表和电流表的示数分别为4.5V和0.225A，飞船舱门的面积是0.6m2，请计算此时舱门受到的内外压力差．
（3）实验表明，一定质量的气体在温度不变的情况下，压强随体积的变化如下图乙所示．若空气从舱体M中逸出，经过一定的时间后，M、N中的压强相等，则此时电流表和电压表的读数分别是多少？
请回答下列问题：
| 力敏电阻受到的气压值 （×105 Pa） | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
| 力敏电阻对应的电阻值（Ω） | 50 | 40 | 30 | 22 | 15 | 12 | 10 | 8 | 6 | 5 | 4 |
（2）若在检验过程中，某时刻电压表和电流表的示数分别为4.5V和0.225A，飞船舱门的面积是0.6m2，请计算此时舱门受到的内外压力差．
（3）实验表明，一定质量的气体在温度不变的情况下，压强随体积的变化如下图乙所示．若空气从舱体M中逸出，经过一定的时间后，M、N中的压强相等，则此时电流表和电压表的读数分别是多少？
由电路图可知，RM和定值电阻R0串联，然后再与RN并联，电压表测RM两端电压，电流表测RN支路电流；
（1）飞船舱门漏气，空气从舱体M中缓慢逸出过程中，M中的压强变小，RM阻值变大，电阻RM分压变大，电压表示数变大；M中气体逸出过程中，N中的气体压强变大，RN电阻阻值变小，RN两端电压不变，由欧姆定律可知，通过RN支路的电流变大，电流表示数变大；
（2）电压表示数为4.5V时，R0两端电压U0=U-UM=9V-4.5V=4.5V，
此时RM支路电流I=
U0
R0=
4.5V
10Ω=0.45A，
∵I=
U
R，
∴电阻RM=
UM
I=
4.5V
0.45A=10Ω，
由表中数据可知，RM=10Ω时对应的气压值为0.6×105Pa；
∵I=
U
R，
∴电阻RN=
U
IN=
9V
0.225A=40Ω，
由表中数据可知，RN=40Ω时对应的气压值为0.1×105Pa，
∵p=
F
S，
∴此时舱门受到的内外压力差：
△F=△pS=（0.6×105Pa-0.1×105Pa）×0.6m2=3×104N；
（3）由图乙所示图象可知，气体体积为V时压强为1×105Pa，
N的容积是5V，M的容积是V，M在N中，M、N中的压强相等时，
空气的总体积为5V，图乙所示图象可知，此时气体压强为0.2×105Pa，
即M、N中的压强相等时，M、N中的气压值均为0.2×105Pa，
由表中数据可知，此时RM、RN的电阻值均为30Ω，
电流IM=
U
RM+R0=
9V
30Ω+10Ω=0.225A，
∵I=
U
R，
∴电阻RM两端电压：
UM=IMRM=0.225A×30Ω=6.75V，电压表的读数为6.75V，
RN支路电流IN=
U
RN=
9V
30Ω=0.3A，电流表的读数为0.3A；
答：（1）电流表读数变大；电压表读数变大；
（2）舱门受到的内外压力差为3×104N；
（3）M、N中的压强相等时，电压表的读数为6.75V，电流表的读数为0.3A．
（1）飞船舱门漏气，空气从舱体M中缓慢逸出过程中，M中的压强变小，RM阻值变大，电阻RM分压变大，电压表示数变大；M中气体逸出过程中，N中的气体压强变大，RN电阻阻值变小，RN两端电压不变，由欧姆定律可知，通过RN支路的电流变大，电流表示数变大；
（2）电压表示数为4.5V时，R0两端电压U0=U-UM=9V-4.5V=4.5V，
此时RM支路电流I=
U0
R0=
4.5V
10Ω=0.45A，
∵I=
U
R，
∴电阻RM=
UM
I=
4.5V
0.45A=10Ω，
由表中数据可知，RM=10Ω时对应的气压值为0.6×105Pa；
∵I=
U
R，
∴电阻RN=
U
IN=
9V
0.225A=40Ω，
由表中数据可知，RN=40Ω时对应的气压值为0.1×105Pa，
∵p=
F
S，
∴此时舱门受到的内外压力差：
△F=△pS=（0.6×105Pa-0.1×105Pa）×0.6m2=3×104N；
（3）由图乙所示图象可知，气体体积为V时压强为1×105Pa，
N的容积是5V，M的容积是V，M在N中，M、N中的压强相等时，
空气的总体积为5V，图乙所示图象可知，此时气体压强为0.2×105Pa，
即M、N中的压强相等时，M、N中的气压值均为0.2×105Pa，
由表中数据可知，此时RM、RN的电阻值均为30Ω，
电流IM=
U
RM+R0=
9V
30Ω+10Ω=0.225A，
∵I=
U
R，
∴电阻RM两端电压：
UM=IMRM=0.225A×30Ω=6.75V，电压表的读数为6.75V，
RN支路电流IN=
U
RN=
9V
30Ω=0.3A，电流表的读数为0.3A；
答：（1）电流表读数变大；电压表读数变大；
（2）舱门受到的内外压力差为3×104N；
（3）M、N中的压强相等时，电压表的读数为6.75V，电流表的读数为0.3A．
（2009•滨湖区模拟）神州七号载人飞船在太空真空状态下飞行，要求飞船的舱门必须具有良好的密封性，以确保航天员的生命安全
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