小华同学为探究水流对物体的冲击力.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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

19．小华同学为探究水流对物体的冲击力，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．

（1）Q在水下1m处，求所受液体压强；
（2）当水流速度增大时，电流表示数变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）电阻R_o的阻值为多少？
（4）如果滑块稳定后电流表读数为0.5A时，物体所受到的冲击力大小为多少？

分析（1）知道Q所处的深度，根据p=ρgh求出受到水的压强；
（2）由图可知，R₀与变阻器串联，电流表测电路中的电流，根据水流速度的变化可知变阻器接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化；
（3）根据题意可知水流冲击力为零时，电阻丝接入电路中的电阻为零，电路中的电流最大且等于电流表的最大示数，根据欧姆定律求出电阻R_o的阻值；
（4）根据欧姆定律求出电流表读数为0.5A时电路中的总电阻，根据电阻的串联求出变阻器接入电路中的电阻，再根据题意求出弹簧测力计的伸长量，根据图乙得出F-x的关系，然后求出物体所受到的冲击力．

解答解：（1）Q在水下1m处所受液体压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×1m=9800Pa；
（2）由图可知，R₀与变阻器串联，电流表测电路中的电流，
当水流速度增大时，滑片右移，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小；
（3）当水流冲击力为零时，电阻丝接入电路中的电阻为零，电路中的电流I=1A，
则R₀的阻值：
R₀=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{1A}$=3Ω；
（4）当电流表读数为0.5A时，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I′}$=$\frac{3V}{0.5A}$=6Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电阻丝接入电路中的电阻：
R=R_总-R₀=6Ω-3Ω=3Ω，
因电阻丝粗细均匀，全长12cm，总电阻为9Ω，且其阻值与其接入电路的长度成正比，
所以，此时电阻丝接入电路中的长度：
x=$\frac{3Ω}{9Ω}$×12cm=4cm，
由图乙可知，F与x成正比，可设为F=kx，当F=24N时x=6cm，
则k=$\frac{F}{x}$=$\frac{24N}{6cm}$=4N/cm，即F=4N/cm×x，
所以，x=4cm时，物体所受到的冲击力：
F=4N/cm×4cm=16N．
答：（1）Q在水下1m处所受液体压强为9800Pa；
（2）变小；
（3）电阻R_o的阻值为3Ω；
（4）如果滑块稳定后电流表读数为0.5A时，物体所受到的冲击力大小为16N．

点评本题考查了液体压强公式和串联电路的特点、欧姆定律的应用以及电路的动态分析，根据图乙得出物体所受到的冲击力和弹簧的伸长量是关键．

练习册系列答案

	A．	量程为0～250ml，分度值为5ml		B．	量程为0～50ml，分度值为1 ml
	C．	量程为0～100ml，分度值为2ml		D．	量程为0～1000ml，分度值为10ml

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