题目内容
20．小华同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示．电源电压保持3V不变，电流表量程为0～1A，电阻不计，粗细均匀的电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比．水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连．滑片与电阻丝始终保持良好接触．水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，此时电流表满偏．测量时，滑块稳定后，小华通过电流表示数可计算出物体受到的水流冲击力大小．
（1）电阻Ro的阻值为多少？
（2）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为多少？
（3）当滑片P滑到N端时，电阻丝MN消耗的功率是多少？
分析 （1）根据电流表满偏时，已知电流表的示数和电源电压，利用欧姆定律公式变形可求得电阻Ro的阻值；
（2）根据电流表读数为0.5A时，可求得电阻丝电阻，根据电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，可求得接入电路的长度，然后根据弹簧弹力与其伸长量x的关系可求得物体所受的冲击力大小；
（3）当滑片P滑到N端时，先计算电路中电流，再分析P=I2R计算MN消耗的功率．
解答 解：（1）水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，电流表满偏，此时只有R0接入电路，电流I=1A，
由I=$\frac{U}{I}$，
R0=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω；
（2）由图电阻丝与R0串联，电流为I'=0.5A时，
电阻丝电阻R=R总-R0=$\frac{U}{I′}$-R0=$\frac{3V}{0.5A}$-3Ω=3Ω，
因为粗细均匀的电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比．
即：$\frac{9Ω}{12cm}$=$\frac{3Ω}{L}$，解得接入电路的长度为4cm，
由乙图可知：F与x成正比，设F=kx，当x=6cm时，F=24N，
所以k=$\frac{F}{x}$=$\frac{24N}{6cm}$=4N/cm
当x=4cm时，
则F=4N/cm×x=4N/cm×4cm=16N；
（2）当P滑到N端时，R连入阻值为最大值9Ω，
电路中电流I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{3V}{9Ω+3Ω}$=0.25A，
电阻丝MN消耗的功率：P=I2R=（0.25A）2×9Ω≈0.56W．
答：（1）电阻Ro的阻值为3Ω；
（2）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为16N；
（3）当滑片P滑到N端时，电阻丝MN消耗的功率是0.56W．
点评 本题考查对欧姆定律的应用、电功率计算及图象的分析能力；了解滑片在不同位置时电路所处的状态，并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键．
阅读快车系列答案| A． | 在测量纸锥下落的速度时，为了方便时间的测量，选用锥角较大的纸锥 | |
| B． | 在探究平面镜成像时，为了使棋子的像清晰一些，用手电筒对着棋子照 | |
| C． | 在探究红外线的热效应时，为了使温度计示数变化明显，将玻璃泡涂黑 | |
| D． | 在估测大气压值时，为了便于弹簧测力计的测量，选用较大容积的注射器 |
（1）小方的方案：①用调节平衡的天平测出空烧杯的质量m1；②向烧杯内倒入适量食用油，再测出烧杯和食用油的总质量m2；③然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积V1；其测得的食用油密度的表达式是：ρ油=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{V}_{1}}$．
（2）小王的方案：①在烧杯内倒入适量的食用油，用调节平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m3；②然后将烧杯内的适量的食用油倒入量筒内，再测出烧杯和剩余食用油的总质量m4；③读出量筒内食用油的体积V2．其测得的食用油密度的表达式是：ρ油=$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{V}_{2}}$．
（3）按小王的实验方案进行测量，实验误差可能小一些，如果选择另一种方案，测得的密度值偏小（填“偏大”、“偏小”）．
（4）如图是按小王的实验方案进行实验倒出适量食用油后的情况，请将实验的数据及测量结果填入下表中．
| 烧杯和食用油 的总质量（g） | 烧杯和剩余食用 油的总质量（g） | 倒出食用油 的质量（g） | 倒出油的 体积（cm3） | 食用油的密度（kg/m3） |
| 39.1 | 17.8 | 21.3 | 30 | 0.71×103 |
有一个电热水壶，铭牌如图所示．（不计热量的损失）求：
LED灯带在装饰材料中被广泛应用．小明同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如图所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，用手触摸几乎感觉不到发热．以下推断符合上述事实的是（ ）| A． | 一只LED正常工作的电压是220V | |
| B． | LED灯具有单向导电性 | |
| C． | LED灯的发光效率高达100% | |
| D． | 灯带中一只LED灯断路后其它灯还亮 |
如图为运载火箭起飞时的情景，火箭所喷出的尾焰温度高达数千摄氏度，火箭发射塔的下方建造有水池．下列有关火箭升空的说法中，不正确的是（ ）| A． | 火箭起飞时，要向下方喷气，这是利用了相互作用力原理 | |
| B． | 火箭在加速上升过程中，重力势能增大，机械能不变 | |
| C． | 水池的作用是利用水的汽化来吸收气体排出的热量 | |
| D． | 火箭头呈流线型是为了减小火箭在上升过程中所受阻力 |
如图示是小平两次记录他家电能表的示数，则此段时间小平家所消耗的电能是
如图所示，相同质量的水和煤油，用功率相同的电热器加热相同的时间后，以下说法正确的是（ ）| A． | 水的末温高 | B． | 煤油的末温高 | ||
| C． | 水吸收的热量多 | D． | 煤油的温度变化量大 |