题目内容

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12㎝,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R0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?

 

(1)3Ω (2)16N

【解析】

试题分析:

(1)因为水流冲击力为零时,滑片P刚好与电阻丝左端相接触,即电阻丝接入电路的阻值为零,此时电流表满偏,电流I=1A

电阻R0的阻值 R0=U/I=3V/1A=3Ω

(2)电流为I'=0.5A时

电阻丝电阻R=U/I-R0=3V/0.5A-3Ω=3Ω

接入电路的长度为3Ω×12㎝/9Ω=4cm

由图乙知:弹簧弹力与其伸长量的关系F=Kx ,把F=24N和x=6cm 代入解得: K=4N/cm

F==kx=4N/cm×4cm=16N

考点:电路分析;图像分析;欧姆定律;弹簧弹力与其伸长量的关系

 

练习册系列答案
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(10分)某电开水器的结构如图甲所示(剖面图),简化的内部电路如图乙所示,进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制,只有进水管中的水压在正常范围内,冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低,冷水不会从出水管流出。当冷水箱中的水位达到一定高的时,浮子2浮起,会触动单刀三掷开关S1,煮水电热管R1通电发热,冷水被煮沸,水面升高,开水就从出水管进入贮水箱,当贮水箱中水位达到一定高度时,浮子3浮起,又会触动单刀三掷开关S1,煮水暂停,一旦贮水箱中水温下降使温控开关S2闭合,保温电热管R2就会通电发热,开水处于保温状态。

(1)已知煮水电热管R1的阻值为12.1Ω,保温电热管R2的阻值为48.4Ω,求电开水器的最大发热功率。

(2)图甲中,当浮子1上升到最高处后,它的最上端恰好和出水管管口相平,阀门就会将进水管管口关闭,此时AC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=2.5×10-4m?,进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10-4m?(不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦);BOBA=201(O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处,B为轻质硬杆BO的转轴),水箱内水面上方的气压P0=1×105Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱,进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa?

 

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