“开车不饮酒,酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。图甲是气体中酒精浓度测试仪的原理图,电源电压U=12V, R1是气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。气体中酒精浓度大于或等于20小于80mg/100mL为酒驾,大于或等于80mg/100mL为醉驾。测试仪使用前应先调零,即当气体中酒精浓度为0时,调节滑动变阻器R2的滑片,使电压表示数U1=10V,调零后R2的滑片位置保持不变。求:
(1)调零后R2接入电路中的阻值;
(2)当U1=10V时,R1消耗的电功率;
(3)在某次检测中,电流表示数为0.3A,试通过计算分析,判断该司机属于酒驾还是醉驾?
(1) 20Ω;(2) 1W;(3) 醉驾
【解析】(1)由乙图可知,当气体中酒精的浓度为0时,R1=100Ω, 此时电路中的电流
R2接入电路中的阻值
(2) R1消耗的电功率
(3) 当电流表示数为0.3A时,电路的总电阻
气敏电阻的阻值
分析乙图可知,当气敏电阻的阻值为时,气体中酒精浓度为80mg/100mL,对照相关标准可以判定,被测司机属于醉驾。
为了进一步理解所学知识,朝阳中学物理兴趣小组组装了如图所示的装置。一辆质量为0.3kg的玩具电动小车放置在粗糙水平桌面上,其与桌面间的滑动摩擦力为2N,一根不可伸长的细绳一端固定在小车尾部,另一端依次跨过定滑轮、动滑轮后固定在O点,两滑轮质量都为0.05kg。当小车向右运动,借助细绳、滑轮带动质量为0.2kg的物体以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升,不计细绳与两滑轮之间的摩擦,不考虑空气阻力,求:
(1)细绳的拉力F;
(2)滑轮组的机械效率η;
(3)玩具电动小车牵引力的功率P。
(1)1.25N;(2)80%;(3)0.65W
【解析】(1)动滑轮与重物在细绳的拉力作用下做匀速直线运动,将动滑轮和物体看做整体,整体处于平衡状态,受平衡力,根据平衡力条件,可得
则
(2)滑轮组的机械效率
(3)由题意可知,小车也做匀速直线运动,则小车的牵引力
则牵引力的功率
学习了“电阻的测量”后,小华同学设想将电流表改装成可直接测量电阻的仪表,并设计了如图甲所示的电路,M、N是连接待测电阻的接线柱。电流表选定量程为0.6A,电源电压为6V。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于______(选填“A”或“B”)端;
(2)将M、N直接用导线相连,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表满偏(示数为0.6A),此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω, 此后保持滑片P的位置不变;
(3)在M、N之间接入一个电阻,电流表的指针位置如图乙所示,则电流的大小为______A,接入电阻的阻值为______Ω;
(4) 综上可知,若通过电流表的电流为I,M、N之间接入电阻的阻值表达式为R=______(用题目给定量、计算已得量表示,不标注单位)。依据R与I的对应关系,将电流表表盘上的刻度对应改为M、N之间所接电阻的阻值,从而完成将电流表改装成直接测量电阻的仪表。将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,仪表盘上的刻度是______(选填 “均匀”或“不均匀”)的。
(1). B (2). 10 (3). 0.1 (4). 50 (5). (6). 不均匀
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关前,滑片P应置于滑动变阻器阻值最大处,由图甲可知,滑片P应置于B端。
(2)电源电压6V,将M、N直接用导线相连,电流表示数0.6A,根据欧姆定律可得,此时滑动变阻器阻值
(3)如乙图,电流表接小量程,分度值是0.02A,此时电流表读数0.1A。
在M、N之间接入一个电阻,此时滑动变阻器和这个电阻串联,电流表测电路电流,根据串联电路电流规律,滑动变阻器和电阻电流相等,即
则此时滑动变阻器分压,由得
根据串联电路电压规律,电阻两端的电压
则电阻的阻值,由得
(4)若通过电流表的电流为I,则此时电路总电阻
根据串联电路电阻特点,可得
则电阻阻值
因为电流表指针的偏转角度与电流成正比,将电流表改装成直接测量电阻的仪表后,根据,电压U恒定,电流I与测量电阻R成反比,也就是指针偏转角度大小与所测电阻成反比,所以仪表盘上的刻度是不均匀的。
为了测量某金属块的密度进行了如下操作:
(1)由于手中没有天平,现利用杠杆平衡原理测物体的质量。如图甲所示,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在不挂钩码时保持水平并静止,达到平衡状态。将待测金属块用细线挂在杠杆左侧A点,用完全相同的细线将若干钩码挂在杠杆右侧B点,使杠杆重新在水平位置保持静止。已知右侧钩码的总质量为52g,则该金属块的质量为______g;
(2)将水倒入量筒中,液面位置如图乙所示,再把金属块完全浸没在量筒的水中,液面升高,如图丙所示,则该金属块的体积为______m3 ;
(3)由(1)、(2)步可求得金属块的密度为______kg/m3;
(4)若在第(2)步中先进行图丙所示操作,再进行图乙所示操作,则所测得金属块的密度相对于第(3)步______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(1). 39 (2). 5×10-6 (3). 7.8×103 (4). 偏小
【解析】(1)由杠杆的平衡条件可知
Gl1=G钩码l2
mgl1=m钩码gl2
ml1=m钩码l2
m×20cm=52g×15cm
m=39g
(2)由图乙知,水的体积为25mL,由图丙知,水和金属块的总体积为30mL,该金属块的体积为
V=30mL-25mL=5mL=5cm3=5×10-6m3
(3)金属块的密度
(4)先测量水和金属块的总体积,后测量水的体积,金属块从量筒中拿出会沾一些水,导致水的体积偏小,求出金属块的体积会偏大,由得到金属块的密度偏小。
在做“探究凸透镜成像规律”的实验中,将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上并调节它们的中心在同一高度,如图所示。现进行如下操作:
(1)将蜡烛第一次放置在M处,第二次放置在N处,则蜡烛与所成像的位置关系为______;
A.两次都在凸透镜同侧
B.两次都在凸透镜两侧
C.第一次在凸透镜同侧,第二次在凸透镜两侧
D.第一次在凸透镜两侧,第二次在凸透镜同侧
(2)某次实验中将蜡烛放置在P处,光屏上所成的像在Q处,现将蜡烛放置Q处,根据______原理,光屏上所成的像______(选填“在”或“不在”)P处。
(1). C (2). 光路可逆 (3). 在
【解析】(1)蜡烛放置在M处时,物距小于一倍焦距,则此时所成的是虚像,像与物在同一侧,放置在N处时,物距大于二倍焦距,则此时所成的是实像,物与像在凸透镜的两侧,所以C选项正确。
(2)蜡烛先放置在P处,像在Q处,当将蜡烛放在Q处,光屏在P处能承接到蜡烛的像,这是根据光路可逆原理。
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