题目内容
【题目】轻质量金属导轨CD长2m,可绕C点转动,固定均匀电阻杆AB与 CD平行,每米阻值为10, AB、CD通过导线与电路相连,导轨D端通过绳子,滑轮与质量为3.5kg的重物M相连,一弹性轻质金属片垂直连接在AB、 CD间且接触良好,并与质量为7kg的绝缘滑块Q粘连。已知:电源电压12V,灯泡规格“4V 1.6W'。闭合开关S,若滑块Q从C开始以0.2m/s的速度匀速向D运动,当M刚要离开地面时,灯L恰好正常发光。(不计导轨CD及滑片P的电阻,忽略温度对灯泡电阻的影响,忽略绳重,滑片P的弹力及一切摩擦,g取10N/kg)
(1)为了保证物体M不离开地面,滑块Q最多只能运动多长时间?
(2)定值电阻的阻值是多大?
(3)滑块Q从C开始运动,当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,物体M对地面的压力为多少?
【答案】(1)5s; (2)10Ω;(3)15N。
【解析】
(1)设物体M的力臂为时恰好离开地面,根据杠杆平衡条件可得:
解得:
由可得,滑块运动的时间:
(2)灯泡正常发光时的电压,功率,因串联电路中各处的电流相等,所以,由可得,灯泡正常发光时电路中的电流:
电阻杆连入电路的电阻值:
由可得,电路中的总电阻和灯泡的电阻分别为:
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,定值电阻的阻值:
(3)当滑块Q位于C点时,电阻杆接入电路中的电阻:
则电路中的电流:
此时电压表的示数:
当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,即3.5V时电路中的电流:
此时电路中的总电阻:
此时电阻杆接入电路中的电阻:
电阻杆接入电路的长度:
滑块的力臂:
由杠杆的平衡条件可得:
解得:
物体M处于平衡状态,受到竖直向上的拉力和支持力等于竖直向上的重力,则物体M受到的支持力:
因物体M受到的支持力和对地面的压力是一对平衡力,所以,物体M对地面的压力:
答:(1)为了保证物体M不离开地面,滑块Q最多只能运动5s;
(2)定值电阻的阻值是10;
(3)滑块Q从C开始运动,当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,物体M对地面的压力为15N。
【题目】如图是小华用伏安法测R阻值的实物电路,电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)连接电路时开关应_____;
(2)请用笔画线代替导线将图的实物电路连接完整;
(____________)
(3)闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片P,两电表均无示数,其原因可能是___(字母);
A.滑动变阻器断路 B.R断路 C.R短路
(4)故障排除后,正确操作实验器材,移动滑片P,当电压表示数为1.5 V时,电流表示数如图所示,则待测电阻R=__Ω;
(5)分析下表数据,不可能由该实验装置获得的数据是____(填实验序号);
实验序号 | U/V | I/A | R/Ω |
1 | 0.5 | 0.1 | |
2 | 1.0 | 0.2 | |
3 | 2.0 | 0.4 |
(6)为了精确地测量额定电压为U0的小灯泡的额定功率,小华利用电源(电压未知)、电阻箱R1、滑动变阻器R2和电压表设计了如图所示的电路。请完成下列实验步骤:
①正确连接电路,将R1、R2的阻值调至最大;
②闭合开关S、S1,断开S2,_______________;
③闭合开关S、S2,断开S1,_______________;
④小灯泡额定功率的表达式P额 =________________(用已知量和所测物理量的符号表示)。