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【题目】【2015·镇江市】(8分)图1所示为一种自动蓄水装置示意图:轻质弹簧上端固定,下端与木块相连,轻质滑片P的右端固定在弹簧最下端,左端位于粗细均匀的金属电阻R2的最下端A处且接触良好,闭合S,水泵工作,向空水箱里缓慢注水,当P上滑至B处(R2的中点)时,水面到达设定高度,水泵自动停止注水,在此过程中,弹簧弹力F与滑片P上滑长度x之间的关系如图2所示,
已知:电阻箱R1接人电路中的阻值为20Ω,R2的总电阻为20Ω,长度为l;当线圈中电流I≥0.lA时,衔铁被吸下g= l0N/kg,弹簧始终处于弹性限度范围内,不考虑线圈的电阻和滑片P滑动时的摩擦。
(1)求电源电压U;
(2)求木块所受的重力;
(3)当P滑至B处时,求木块浸入水中的体积;
(4)若将R1调至l0Ω,则水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h 0.5l(选填“>”、“<”或“=”),你判断的理由是: .
【答案】(1)3V; (2)5N; (3)500cm3;(4)> 理由见解析
【解析】
试题分析:(1)P上滑至B处时,停止注水,此时电路中I=0.1A,U=I(R1+R2),U=3V;(2)由题意及图像可知,木块的重力G=5N;(3)P上滑至B处时,由二力平衡得F浮=G,由阿基米德原理:F浮=ρgV排,所以V排=500cm3;(4)水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h>0.5l,理由为:R1调至10Ω时,水泵工作向水箱内注水,当滑片从B处上滑至R2最上端时,停止注水,木块上升的高度为0.5l,此过程中,木块所受浮力增大,浸入水中的深度增大,抽以水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h>0.5l。
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