题目内容
【题目】在学校举行的物理创新大赛上,小明的科技小组设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪,如图所示。装置中压力表是由电压表改装而成,R1为定值电阻,阻值为10Ω,R2为滑动变阻器,规格为“10Ω1A"。金属指针OP可在金属杆AB上滑动,且与它接触良好,金属指针和金属杆电阻忽略不计。M为弹簧,在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力F大小成正比。当托盘所受压力为零时,P恰好位于R2的最上端;当托盘所受压力为50N时,P恰好位于R2的最下端,此时弹簧的形变仍在弹性限度内。
(1)当P位于R2的最下端时,电压表的示数为3V,则电源电压是多少?
(2)压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上
(3)求电压表电压U与压力F的关系式?
【答案】(1)6V;(2)2V;(3)U=V
【解析】
(1)如图,当P位于R2的最下端时,R2全连入,
∵R1和R2串联,
∴
U1:U2=R1:R2=10Ω:10Ω=1:1
∴U1=U2=3V,
U=U1+U2=3V+3V=6V;
(2) 甲装置中,当压力25N,P位于R2的中点上,R2连入的电阻:
R′2=×10Ω=5Ω,
此时电路中的电流:
I′== =0.4A,
电压表示数:
U′2=I′R′2=0.4A×5Ω=2V,
即压力25N的刻度位置标在电压表表盘2伏的刻度线上;
(3) 当改变托盘所受的压力时,R2接入电路中的电阻发生变化,电路中的电流I发生变化,则电压表示数:
U2=I R2=R2;
∵据题意,R2与F成正比,即R=kF,当F=50N时,R2=10Ω,则k=,即:
R2=F;
则:
U2=I R2=R2=×F=V。
即电压U与压力F的关系式为:
U=V。
答:(1)电源电压是6V;
(2)标在电压表表盘2V的刻度线上;
(3) 电压表电压U与压力F的关系式为:U=V 。
【题目】在探究电流与电压有什么关系时,为给定值电阻提供等比例变化的电压,小凯采用串联不同节数的干电池作为电源。为验证这种方法是否可行,小凯进行以下实验
①按照图甲的电路,测量不同节数干电池串联时的电压,并记录在下表中;
②按照图乙的电路,测量不同电源时定值电阻两端的电压,并记录在下表,其中定值电阻R=10Ω。
干电池的节数(串联) | 1 | 2 | 3 | 4 |
电源的电压/V | 1.5 | 3.0 | 4.5 | 6.0 |
定值电阻两端的电压/V | 1.4 | 2.7 | 4.0 | 5.0 |
(1)串联电池组的电压与每节电池的电压有什么关系_____?
(2)对比相同节数时,电源的电压与定值电阻两端的电压,你有什么发现?把你的发现写成一句概括性结论_____;
(3)对比不同节数的电源电压、定值电阻两端的电压,你有什么发现?把你的发现写成一句概括性结论_____;
(4)若要给定值电阻两端提供等比例变化的电压,你有什么方法?请设计电路图或用文字简要说明,你所设计的电路图(________)或文字简要说明_____。
【题目】善于观察的小华发现家里轿车的前灯有好几组,且灯丝粗细不同,发光的亮度也不同,他猜想车灯的亮度可能与灯丝的粗细有关,于是他设计了模拟电路,并选择下列器材:电源、滑动变阻器、小灯泡 (L1 “2.5V 1.25W”、L2“2.5V 0.5W ”各一只,代替轿车前灯)、电流表、电压表等进行实验来验证自己的猜想.如图甲
(1)在电源电压为12V的情况下,为保证电路安全,应选择的滑动变阻器规格为(____________)
A.10Ω、1A B. 20Ω、0.5A C.20Ω、1A D.50Ω、1A
(2)闭合开关S,发现无论怎样移动变阻器的滑片,灯泡L1、L2均不亮,A、V1无示数,V2有示数,则电路出现的故障是__________;排除故障后,移动变阻器的滑片,分别读出电流表、电压表的示数,观察并记录灯泡发光情况.填入表一.当变阻器滑片移至某位置时。电流表的示数如图乙所示,则电路中的电流_________A,此时发现灯L2发光异常耀眼,原因是________。
(3)分析表一中的数据,可得结论:两灯串联,灯泡的灯丝越细,亮度越_________;
(4)然后,小华按图丙所示设计连接电路进行实验,记录的实验数据及现象如表二,根据表二可得出结论:两灯并联时,灯泡的灯丝越细,亮度越_________;
(5)小华完成实验后有困惑,通过向爸爸请教,明白了轿车的灯是可以不同时工作的,在额定电压相同时,若想要更换更亮的灯,应选择灯丝较_________(选填“粗”或“细”)的灯泡。
表1
灯 泡 L1 | 粗细 | 电压/V | 电流/A | 亮度 | 灯 泡 L2 | 粗细 | 电压/V | 电流/A | 亮度 |
粗 | 0.6 | 0.12 | 不发光 | 细 | 1.5 | 0.12 | 微亮 | ||
粗 | 0.8 | 0.16 | 微亮 | 细 | 2.0 | 0.16 | 不很亮 | ||
粗 | 1.0 | 0.20 | 微亮 | 细 | 2.5 | 0.20 | 较亮 | ||
粗 | 1.3 | 不很亮 | 细 | 3.25 | 异常耀眼 |
表2
灯 泡 L1 | 粗细 | 电压/V | 电流/A | 亮度 | 灯 泡 L2 | 粗细 | 电压/V | 电流/A | 亮度 |
粗 | 1.0 | 0. 2 | 微亮 | 细 | 1.0 | 0.08 | 不发光 | ||
粗 | 1.5 | 0.3 | 不很亮 | 细 | 1.5 | 0.12 | 微亮 | ||
粗 | 2.0 | 0.4 | 较亮 | 细 | 2.0 | 0.16 | 不很亮 | ||
粗 | 2.5 | 0.5 | 明亮 | 细 | 2.5 | 0.20 | 较亮 |
【题目】某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图
物理量 | 1 | 2 | 3 |
钩码重G(N) | 4 | 4 | 6 |
钩码上升高度h(m) | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
绳端拉力F(N) | 1.8 | 1.4 | 2.4 |
绳端移动距离S(m) | 0.3 | 0.5 | 0.3 |
机械效率η | 74% |
(1)通过表中数据可分析出第一组数据是用____图做的实验,第二组数据是用______图做的实验,请写出表中空白处的机械效率为________、_________。
(2)通过第一组和第二组的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率___________。
(3)比较第一、三组数据可得正确结论:使用同一滑轮组,________,可以提高滑轮组的机械效率.