题目内容

【题目】如图所示是某同学设计的一台浮力电子秤,其结构由浮力秤和电路两部分组成,小筒底面积为10cm2,大筒底面积为50cm2,装有适量水,金属滑片P固定在托盘下面并随托盘一起自由滑动滑片质量和滑片受到导线的拉力均忽略不计,定值电阻R0=8Ω,AB是一根长为20cm的均匀电阻丝,其阻值为20Ω,电源电压为6V.当托盘中不放物体时,P位于A端,小筒浸入水中5cm(称量过程中大筒水未溢出,则:R0在电路中的作用是_____,托盘和小筒的总质量为_____g,当开关S闭合且在托盘中放入质量为100g的物体时,R0消耗的功率为_____W。

【答案】保护电路 50 0.72

【解析】

(1)串联电路,各电阻起到分压的作用,从而保护电路;

(2)根据漂浮时,浮力等于重力分析解答;

(3)托盘中放入100g的物体时,仍然处于漂浮状态,浮力仍等于重力,所以增加的浮力等于增加的重力,根据求出增加的排开水的体积,再根据V=Sh算出增加的深度;根据“AB是一根长为20cm的均匀电阻丝,其阻值为20Ω”求出电阻的变化值,得出连入电路的电阻,根据欧姆定律求出电路的电流,最后根据算出电阻R0消耗的功率。

(1)当滑片P在最下端时,R的连入电路中的电阻为零,若电路中没有R0,将会造成电源短路,故R0在电路中起到保护电路的作用;

(2)托盘中不放物体时,小筒浸入水中5cm,排开水的体积为:

小桶受到的浮力为:

托盘和小筒处于漂浮状态,浮力等于重力,则托盘和小筒的总重力:

托盘和小筒的总质量为:

(3)在托盘中放入质量为100g的物体时,托盘和小筒仍处于漂浮状态,浮力仍等于重力,所以浮力的增加量等于重力的增加量,即,根据可得:

根据V=Sh可得,增加的浸入深度:

大筒中水面上升的高度:

因为:,其中d为小筒向下移动的距离,所以小桶向下移动的距离:;小桶下降0.08m,此时滑片下滑,则变阻器连入电路的长度变为,根据题意可知12cm的电阻丝的电阻为12Ω,即

因为R和R0串联,由欧姆定律可得,此时电路的电流为:

R0消耗的功率:.

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