题目内容

【题目】今年的科技文化节又掀起了一番热潮，初三创新小组的同学们设计了一个电路来研究浮力与排开液体的体积的关系，如图所示，电源电压恒定，R为滑动变阻器，电压表量程为0-15V，在压敏电阻Rx上放有托盘，托盘上放有足够深的容器(不计托盘和容器的质量)，容器的底面积为500cm2，装有50N的水，压敏电阻Rx上表面的受力面积为100cm2把滑动变阻器调至最大值，闭合开关，用足够长的轻质硬杆(质量和体积均不计)连接不吸水的圆柱体模型，硬杆能承受的最大力为32N，模型的底面积为400cm2，高10cm。将模型两次浸入水中，两次滑动变阻器都接入最大值。第一次模型下表面距水面3cm，电压表示数为9V，杆的作用力为16N;第二次模型下表面距水面9cm，电压表示数为6V。Rx的阻值随压力F的变化关系如下表

F/N

50

55

62

78

82

86

90

100

110

120

130

Rx/Ω

25

23

20

16

12

10

8

6

5

4

3

（1）若滑动变阻器接入阻值不变，将模型逐渐浸入水中直到浸没的过程中，请分析说明电路中的电流如何变化?

（2）当模型下表面距水面9cm时，求杆对模型的作用力

（3）在保证电路及各器件安全的情况下，求该电路的最大电功率。

【答案】(1) 电路中的电流从0.4A逐渐增大到0.64A (2) 8N (3) 12.96W

【解析】

本题考查浮力与电的综合计算能力。

(1)模型进入水中3cm和9cm受到的浮力分别为

压敏电阻受到的压力分别为

查表得压敏电阻的阻值分别为

电路中的电流分别为

根据欧姆定律得电源的电压为

--------①

---------②

联解①②得

当模型还没有接触水时，压敏电阻的阻值为25Ω，此时电路中的电流为

模型的体积为

模型浸没受到的浮力为

压敏电阻受到的压力为

查表得压敏电阻的阻值为

此时电路中的电流为

答：若滑动变阻器接入阻值不变，将模型逐渐浸入水中直到浸没的过程中，电路中的电流从0.4A逐渐增大到0.64A;

(2)模型的重力为

当模型下表面距水面9cm时，求杆对模型的作用力

答：当模型下表面距水面9cm时，杆对模型的作用力为向下压8N；

(3)当模型浸没且杆向下作用32N时，压敏电阻最小，此时其受到的压力为

查表得压敏电阻的阻值为

此时电路中的电流为

此时电路的总功率为

答：在保证电路及各器件安全的情况下，求该电路的最大电功率12.96W。

练习册系列答案
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（2）闭合开关前，应将滑片P置于________(选填“A”或“B”)端。正确连接好电路，闭合开关后，发现电流表几乎没有示数，电压表有示数，则故障可能是___________ (填一种即可)。

（3）排除故障，使电路连接正确后再闭合开关，移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，电流表和电压表的示数如图乙所示，则此次测出定值电阻R的阻值为___________Ω；

（4）小明继续移动滑片至不同位置，将多组实验数据求得的电阻再取平均值作为定值电阻R的阻值，这种处理方式是___________ (选填“合理”或者“不合理”)的，此次实验多次测量的目的是_________；

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（1）请补画完整实物电路，并在虚线框内画出该电路图。

（____________）

（2）闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到_____（填写“C”或“D”）端。

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A．小电灯短路　　　

B．小电灯的灯丝断了 　

C．小电灯的灯座接触不良

D．电压表的正、负接线柱接反

E．变阻器滑片放在了最小阻值处

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实验次数

1

2

3

电压U/V

2.0

2.5

2.8

电流I/A

0.30

0.36

0.38

（5）小明发现，由表中数据计算可知：小电灯亮度不同时灯丝的电阻不相等。你认为造成这种结果的原因是_____。

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