如图所示,电源电压U保持不变,定值电阻R1的阻值是30Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,当S、S1闭合,S2断开时,电流表示数为0.2A,当S、S2闭合,S1断开,且滑片P在b端时,电流表示数为0.1A.(不考虑温度对灯泡电阻的影响),求:
(1)电源电压U;
(2)灯泡的阻值;
(3)电路中消耗的最大总功率与最小总功率之比.
解:
(1)当S、S1闭合,S2断开时,此电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,
根据欧姆定律可得,电源电压:U=IR1=0.2A×30Ω=6V;
(2)当S、S2闭合,S1断开,且滑片P在b端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,
根据欧姆定律可得,电路总电阻:R===60Ω,
灯泡的阻值:R灯=R﹣R2=60Ω﹣50Ω=10Ω;
(3)当S、S2闭合,S1断开,且滑片P在b端时,灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路总电阻最大,电路消耗总功率最小,
P小=UI′=6V×0.1A=0.6W;
当3个开关都闭合,且滑片在a端时,灯泡与R1并联,电路中的总电阻最小,电路消耗的总功率最大,
此时电路的总电流:I总=I1+I灯=+=+=0.8A,
则电路消耗的最大总功率:P大=UI大=6V×0.8A=4.8W;
所以电路中消耗的最大总功率与最小总功率之比:
==.
答:(1)电源电压U6V;
(2)灯泡的阻值10Ω;
(3)电路中消耗的最大总功率与最小总功率之比8:1.
2017年5月23日,我国“蛟龙号”载人潜水器在马里亚纳海沟北坡下潜.有史以来,首次对4000米级的玛利亚纳海沟进行深入的现场探查,首次观察到4811米的海底世界.当“蛟龙号”载人潜水器下潜到4000m时(g=10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3),求:
(1)“蛟龙号”载人潜水器所受海水的压强;
(2)“蛟龙号”载人潜水器上某个观测孔面积约为0.03m2,该观测孔受到海水的压力;
(3)“蛟龙号”载人潜水器体积大约50m3,它受到的浮力.
解:(1)“蛟龙号”载人潜水器所受海水的压强:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×4000m=4.12×107Pa;
(2)由p=可得,观测孔受到海水的压力:
F=pS=4.12×107Pa×0.03m2=1.236×106N;
(3)“蛟龙号”载人潜水器受到的浮力:
F浮=ρgV排=ρgV=1.03×103kg/m3×10N/kg×50m3=5.15×105N.
答:(1)“蛟龙号”载人潜水器所受海水的压强为4.12×107Pa;
(2)该观测孔受到海水的压力为1.236×106N;
(3)“蛟龙号”载人潜水器体积大约50m3,它受到的浮力为5.15×105N.
小李同学在探究电流与电压关系的实验时,请回答下列问题:
(1)按照图甲所示的电路图,请用笔代替导线,完成图乙所示的实物图的连接.
(2)连接电路时,开关应处于 状态.
(3)在做探究电流与电压关系的实验时,采用的实验方法是 法,要求保持电阻阻值不变,通过改变电阻两端的 ,观察电流大小的变化.
(4)如图丙所示,是他在实验中的第三次测量结果,请把实验数据填入到记录表中.
实验记录:定值电阻R=5Ω
实验次数 | 电压U/V | 电流I/A |
1 | 1.2 | 0.2 |
2 | 1.8 | 0.3 |
3 |
(5)分析实验数据,可以得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 .
解:
(1)电压表与用电器并联,量程为0﹣3V,正进负出,电流表与用电器串联,量程为0﹣0.6A,电路连接如下图所示:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态;
(3)实验中研究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系,应该保持电阻的阻值不变,改变滑动变阻器的阻值,从而改变定值电阻两端的电压,此方法为控制变量法.
(4)电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.4A,电压表的量程为0﹣3V,分度值为0.1V,示数为2.4V;
(5)分析表格中的数据可得结论:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
故答案为:(1)见上图;(2)断开;(3)控制变量;电压;(4)2.4;0.4;(5)正比.
某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素.
(1)物体受到的重力为 N.
(2)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N.
(3)由 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关.
(4)由 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关.
(5)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关.
解:
(1)测力计拉着物体静止在空气中的示数为物体的重力:G=4N;
(2)由图可知,物体浸没在水中时受到的浮力:F水=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(3)探究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积的关系时,应控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,故选B、C两图进行比较;
(4)探究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系时,应控制液体的密度、排开液体的体积相同,深度不同,故选C、D两图进行比较;
(5)物体浸没在水中受到的浮力F水=G﹣F=4N﹣3N=1N,
物体浸没在酒精中受到的浮力F酒=G﹣F′=4N﹣3.2N=0.8N,
所以,在排开液体的体积相同的情况下,液体的密度不同,受到的浮力不同,则物体受到的浮力大小与液体的密度有关.
故答案为:(1)4;(2)1;(3)B、C;(4)C、D;(5)密度.
小强同学在测量某金属块密度时,做了如下操作:
(1)把天平放在水平台上,将 移至标尺左端零刻度处;
(2)调节横梁平衡时,发现指针偏向分度盘左侧,则他应该将平衡螺母向 端移动;
(3)横梁平衡后,他应将被测金属块放在天平的 盘,用镊子向天平的 盘加减砝码,必要时移动游码,直到天平平衡.砝码和游码位置如图所示,则金属块的质量为 g.
(4)他又用量筒测量了金属块的体积,如图乙和图丙所示,物体的体积为 cm3.
(5)他用密度公式ρ=计算得到金属块的密度为 g/cm3.
解:(1)把天平放在水平台上,将游码移至标尺左端零刻度处;
(2)调节横梁平衡时,指针偏向分度盘左侧,说明左盘偏重,则他应该将平衡螺母向右端移动;
(3)称量时,物体放在天平的左盘,砝码放在天平的右盘,必要时移动游码,直到天平平衡.
由图甲可知,标尺的分度值为0.2g,金属块的质量m=20g+10g+5g+4g=39g.
(4)图乙中量筒的分度值为1mL,水的体积V水=25mL,
金属块和水的总体积V总=30mL;
金属块的体积:V=V总﹣V水=30mL﹣25mL=5mL=5cm3;
(5)金属块的密度:
ρ===7.8g/cm3.
故答案为:(1)游码;(2)右;(3)左;右;39;(4)5;(5)7.8.
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