题目内容
【题目】如图所示,一质量为40g、体积为的空心铁球放入盛水的薄玻璃容器中,在玻璃容器下方有接入电路的螺线管,通过螺线管的电流与螺线管对铁球的作用力的关系如表所示。电路中定值电阻的阻值为,取,水的密度,不考虑小球与螺线管距离的远近对力的影响。求:
0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | |
0.05 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 |
(1)断开开关,铁球静止时排开水的体积;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器使小球悬浮在水中,此时定值电阻消耗的功率。
【答案】(1);(2)
【解析】
(1)小球的平均密度
ρ球=
因
ρ球<ρ水
所以,断开开关,铁制小球静止时处于漂浮状态,小球受到的浮力
F浮=G球=m球g=40×10-3kg×10N/kg=0.4N
排开水的体积
V排
(2)球悬浮时,排开水的体积
V排′=V球=50cm3=5×10-5m3
此时铁球受到的浮力
F浮′=ρ水V排′g=1×103kg/m3×5×10-5m3×10N/kg=0.5N
此时小球受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、螺线管对铁球向下的吸引力F,由力的平衡条件可得
G球+F=F浮′
则螺线管对铁制小球的吸引力
F=F浮′-G球=0.5N-0.4N=0.1N
查表可得,此时电路中电流
I=0.2A
定值电阻消耗的功率
P=I2R=(0.2A)2×12Ω=0.48W
答:(1)断开开关,铁球静止时排开水的体积为4×10-5m3;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器尼使小球悬浮在水中,此时定值电阻消耗的功率为0.48W。
【题目】如图是一种手扶式滚刷扫雪机。它能轻巧灵活地清扫道路上的积雪,其部分技术参数如下表。(g取10N/kg)
自身质量 | 200kg |
不扫雪时行驶功率 | 500W |
扫雪时总功率 | 4kW |
最大行驶速度 | 1m/s |
(1)扫雪机静止在水平地面上,它与地面接触的总面积为400cm2,求其对地面的压强。
(2)扫雪机不扫雪时,在道路上以最大速度匀速直线行驶,求其所受阻力。
(3)扫雪机以最大行驶速度扫雪900m,消耗燃油0.3kg,求扫雪机的效率。(燃油热值取q=4.0×107J/kg)