如图甲所示的电路,电源电压保持不变.小灯泡L标有“2.5 V 0.25 A”字样,滑动变阻器R1的最大值为30 Ω,定值电阻R2=30 Ω,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V.求:
(1)小灯泡的额定功率是多少?
(2)只闭合S、S2和S3,将变阻器R1的滑片P移到中点时,电流表示数为0.45 A,则电源电压是多少?
(3)只闭合开关S、S1,移动变阻器的滑片P,小灯泡L的I-U图象如图乙所示.在保证各元件安全的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是多少?
(1)0.625 W;(2)4.5 V;(3)8~15 Ω.
【解析】
解:(1)PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;(2)只闭合开关S、S2和S3, L被短路,电阻R1与R2并联,总电阻,R并==10Ω,电源电压:U=IR并=0.45A×10Ω=4.5V;(3)只闭合开关S、S1时,灯泡L与R1串联,R1和灯L串联接入电路,滑片P向左移动时,R1变大,电压表的示数变大,当电压表示数为3V时,R1最大,则R1的电压U1大=3V,此时小灯泡两端的电压为:UL′=U﹣U1大=4.5V﹣3V=1.5V,
由图乙可知电路中最小电流:I最小=0.2A,所以R1连入电路电阻:,当滑片向右移动R1变小,电流表的示数变大,UL也变大,由图象可知电路中的最大电流:I最大=0.25A<0.6A(电流表安全),此时UL′=2.5V,R1两端的电压为:U1′=U﹣UL′=4.5V﹣2.5V=2V,R1连入电路的电阻:
,所以在保证各元件安全的情况下,滑动变阻器R1允许的取值范围是8~15Ω.
点睛:解答此题的关键是正确识别电路,从图象中获取有效的信息.
如图所示,是一辆汽车通过滑轮组提升重物的装置图,汽车部分参数如下表。每次重物都以1m/s的速度匀速上升,提升重2400N的物体时,滑轮组的效率为80%,不计汽车所受的摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦,取g=10N/kg。求:
(1)提升重物时汽车对水平地面的压强;
(2)汽车拉绳的力做功的功率。
汽车部分参数 | |
汽车重量 | 3t |
车轮数 | 4个 |
每个车轮受力面积 | 250cm2 |
(1);(2)3000W
【解析】(1)汽车对水平地面的压力为
提升重物时汽车对水平地面的压强为
(2)由机械效率公式
可知
汽车拉绳的力做功的功率
答:(1)提升重物时汽车对水平地面的压强;
(2)汽车拉绳的力做功的功率3000W。
实验老师为测量小灯泡额定功率准备了如下器材:电源(电压恒为6V)、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为10Ω)、滑动变阻器(20Ω、1A)、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整(要求:滑片向右移动,小灯泡变亮)______;
(2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是______;
(3)故障排除后,调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为______W;
(4)小陈同学为了验证电流跟电阻的关系,他又拿来了一个滑动变阻器(50Ω、0.5A)和五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的小灯泡,得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象,则实验中他所选用的滑动变阻器是______(选填字母:A.“20Ω、1A” B.“50Ω、0.5A”)。若某次实验中滑动变阻器连入阻值为14Ω,则所用定值电阻的阻值为______Ω;
(5)下课前老师布置了课后作业。要求:在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻Rx的阻值。实验器材:电阻Rx、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为R0)、电流表、开关导线若干。小张同学设计如图戊所示的电路,用以下步骤测Rx的阻值;
①闭合开关S,移动滑片P到B端,记下电流表示数I1;
②移动滑片P至A端,记下电流表示数I2(I2未超过电流表的量程);
③写出Rx的表达式:Rx=______(用字母R0、I1、I2表示)。
(1). (2). 电流表指针没有调零 (3). 0.625 (4). B (5). 10 (6).
【解析】(1)灯泡与滑动变阻器串联,根据串联电阻分压特点,滑片向右移动小灯泡变亮,即小灯泡两端电压变大,则滑动变阻器接入阻值变小,连接的电路图如下所示:
。
(2)闭合开关前电路不通,电流表的指针如图乙所示在零刻度线左侧,说明电流表指针没有调零。
(3)故障排除后,调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示,待测小灯泡的额定电压为2.5V,此时电流为0.25A,则小灯泡的额定功率为
(4)用定值电阻更换甲图中的小灯泡,得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象,定值电阻两端电压保持2.5V不变,当选用25Ω定值电阻时,电路电流为0.1A,则滑动变阻器接入阻值为
则实验中他所选用的滑动变阻器量程不应低于35Ω,故选B。
若某次实验中滑动变阻器连入阻值为14Ω,此时电流为
则所用定值电阻的阻值为
(5)闭合开关S,移动滑片P到B端,滑动变阻器接入最大阻值,记下电流表示数I1,此时
移动滑片P至A端,滑动变阻器接入阻值为零,记下电流表示数I2,此时
联立可得
小亮想测量一个小木块(不吸水)的密度,他利用天平、圆柱形玻璃杯、适量的水、细针等器材,经过思考,想出了如下的实验方法:
(1)图甲是小亮在调节天平时的情景,小丽指出了他在操作上的错误,你认为错误之处是:_____;
(2)小亮纠正错误后调节好天平,按照以下步骤继续实验:
①将小木块放在天平左盘,天平平衡时右盘中所加砝码和游码的位置如图乙所示,则木块质量为___g;
②将玻璃杯中装满水,用细针缓慢地将木块压入水中,使之完全浸没.利用排水法,测出溢出水的质量为30 g,则小木块的体积为________cm3.
③测出小木块的密度是____________g/cm3.
(3)受小亮实验的启发,小丽在实验时,又找了一把刻度尺,不用天平也测出了木块的密度.请你将下列测量步骤补充完整:
①在玻璃杯中装入适量的水,用刻度尺测出杯中水的深度为h0;
②_______________________________________________________;
③用细针缓慢地把木块压入水中,使之完全浸没,用刻度尺测出杯中水的深度为 h2;
④小木块密度的表达式:ρ木=____________.(用测量的物理量和已知量的符号表示)
(1). 调节天平平衡前,未将游码调到“0”刻度线处 (2). 18.6 (3). 30 (4). 0.62 (5). 将木块放入玻璃杯中,待其漂浮时用该度尺测出水的深度为h1 (6).
【解析】
(1)调节平衡前,先将天平放在水平台上,游码置于标尺左端的零刻线处,然后调节平衡螺母;天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;
(2)物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;木块浸没时,排开水的体积和木块的体积相等,根据密度公式的变形求出木块的体积,再根据密度公式求出木块的密度;
(3)设烧杯的底面积是S,烧杯中倒入水时,用刻度尺测出烧杯中水的深度h0,可以求出水的体积.把木块漂浮水面上,测出此时水的深度h1,可以求出木块排开水的重力,即木块受到的浮力,木块漂浮在水面上,木块受到的浮力等于木块的重力,求出木块的质量.当木块沉入放入烧杯,用刻度尺测出此时烧杯中水的深度h2,可以求出水和木块的总体积.从而求出木块的体积,根据密度的公式求出木块的密度.
【详解】(1)在调节天平平衡时,应先将天平放在水平台上,并将游码拨到标尺左端的零刻线处,该同学未将游码拨到标尺左端的“0”刻度线处;
(2)如图乙所示,则小木块的质量m=10g+5g+3.6g=18.6g;排开水的体积,木块的密度 ;
(3)实验步骤:
①将适量的水倒入烧杯中,测出烧杯中水的深度h0;
②将木块轻放入玻璃杯中,待它漂浮时,用刻度尺测出杯中水的深度为h1;
③用细针缓慢地把木块压入水中,使之完全浸没,用刻度尺测出杯中水的深度为h2;
因为木块漂浮在水面上受到的浮力等于重力,所以G=F浮=ρ水gV排,
设烧杯的底面积为S,木块排开水的体积为:V排=S(h1-h0),所以G=F浮=ρ水gS(h1-h0),
木块的质量:,
当木块压入烧杯中,用刻度尺测出此时烧杯中水的深度h2,
小木块的体积为:V=S(h2-h0)
小木块的密度:.
如图所示,请回答下列问题:
(1)如图甲所示,一束平行光通过凸透镜在光屏上形成一个最小最亮的光点。若用此凸透镜探究凸透镜成像规律,在乙图的基础上将蜡烛移至20cm刻度线处,则应将光屏______(选填“远离”或“靠近”)凸透镜,再次在光屏成倒立、______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像;
(2)在乙图的基础上,保持蜡烛、凸透镜位置不动,在蜡烛和凸透镜之间放置______(选填“远视镜"或“近视镜”),将光屏远离后,会再次在光屏成清晰的像;
(3)如果将凸透镜换成平面镜,保持蜡烛与平面镜的距离不动,移动光屏到合适位置,______(选填“能”或“不能")在光屏成清晰的像。
(1). 靠近 (2). 缩小 (3). 近视镜 (4). 不能
【解析】(1)由图甲知,实验所用的凸透镜的焦距f=10cm。而乙图中,蜡烛与透镜的距离小于二倍焦距大于一倍焦距,此时的像距大于物距,当蜡烛移到20cm刻度线处,此时的物距大于二倍焦距,比第一次的物距大,则像距比第一次的小,所以应将光屏靠近凸透镜,且所成的像是缩小倒立实像。
(2)若保持图乙的蜡烛和凸透镜的位置不变,想将光屏远离后能再次承接到清晰的像,须让光线先发散,故在蜡烛和凸透镜之间放置凹透镜,即近视镜。
(3)若将凸透镜换成平面镜,保持蜡烛与平面镜的距离不变,无论怎么移动光屏都得不到像,因为平面镜成的是虚像,光屏上无法承接。
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