40.解:工人站在水平地面,受到重力G人、地面支持力F支和绳子拉力F拉,如图1所示,工人静止,可以得到:F支+F拉=G人
F支和F压是相互作用力,大小相等;F拉和人拉绳子的力F(两次拉力分别用F1和F2表示)是相互作用力,大小相等,可以得到:F压=G人-F
人对地面的压强P=F压/S
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两图(1分) |
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图1 |
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G动 |
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FA1 |
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4F1 |
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动滑轮 |
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图2 |
由已知:(F2-F1)/ 400×10-4m2=250Pa
解出:F2-F1=10N ① 1分
在水中时,动滑轮受到重力G动、物体A通过绳子的拉力FA1和4根绳子拉动滑轮的力4F1,如图2所示,匀速直线运动,可以得到:
4F1=G动+FA1
物体A受到重力GA、浮力F浮和绳子拉力FA1/,匀速直线运动,得到:
GA=F浮+FA1/
FA和FA/是相互作用力,大小相等,由两式可得:
4F1 +F浮=G动+GA ②
在水面时上,动滑轮受到重力G动、物体A通过绳子的拉力FA2和4根绳子拉动滑轮的力4F2,如图所示,匀速直线运动,可以得到:
4F2=G动+FA2
物体A受到重力GA、绳子拉力FA2/,匀速直线运动,得到:
GA=FA2/
FA2和FA2/是相互作用力,大小相等,由两式可得:
4F2=G动+GA ③ 1分
由②、③式可以得到:
五、计算题
39.解:各个彩灯之间串联,等效电路图如图:
(1)接在家庭电路的总电压是U=220V,每个彩灯的灯丝电阻R0,
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U |
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R0 |
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U0 |
R0=U额定/I额定=8V/0.5A =16Ω 1分
每盏彩灯两端的电压为:
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20 |
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3 |
U0=U/33=220V/33 = V
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20 |
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3 |
每盏彩灯的电功率为P0= U02/R0=( V)2/16Ω≈2.78W 1分
(2)当一盏彩灯灯丝断了,电路为断路,电源电压加在这个彩灯上,这个彩灯两端的电压是220V 1分
(3)当一盏彩灯不亮时,整个电路由32盏彩灯和一段金属丝串联,
总电阻为R=32R0+R金属丝=32×16Ω+10Ω=522Ω
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110 |
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261 |
总电流为I/=U/R =220V/522Ω= A
每盏灯的电功率为
P0′=I′2·R0 =(110A/261)2×16Ω≈2.84W 1分
(4)设当有n盏彩灯灯丝断了,总电流等于0.5A
总电阻R′=(33-n)R0+nR金属丝=33R0-n(R0-R金属丝) 1分
总电流I//=U/R/=220V/[33 R0-n(R0-R金属丝)]=220V/[33×16Ω-n(16Ω-10Ω)]=0.5A
解出n≈1 4.67
有15盏灯的灯丝断了,整串灯的电流将超过0.5A 1分
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G人 |
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F支 |
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F拉 |
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工人 |