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    精英家教网 > 初中物理 > 题目详情

    小明设计了一个测量物体质量的“电子托盘秤”，如图是其原理的示意图，其中托盘上放置物体时，压力传感器R 电阻值会随所受压力大小发生变化，杠杆ABO可绕O点转动，电压表的量程为0-3V（可显示质量大小）．已知OB：OA=1：3，电阻R0=100Ω．压力传感器R表面能承受的最大压强为2×106Pa，压杆与压力传感器的接触面积为2cm2，压力传感器R的电阻值随所受压力变化的关系如下表所示．电源电压恒定不变，秤达到最大称量时，电压表的示数也达到最大值，托盘和杠杆组件的质量忽略不计．（取g=10N/kg）
    压力F/N050100150200250300350400
    电阻R/Ω45040035030025020015010050
    求：（1）该压力传感器能承受的最大压力．
    （2）电源电压．
    （3）当电压表的示数为1V时，托盘上被测物体的质量．

    解：（1）压力传感器能承受的最大压力：
    F大=p大s=2×106Pa×2×10-4m2=400N；
    （2）杆秤到最大称量时，电阻R0两端的电压U0=3V，
    由表格可知，此时压力传感器的电阻R=50Ω，
    电路中的电流I===0.03A，
    电源电压U=I（R0+R）=0.03A×（100Ω+50Ω）=4.5V．
    （3）当电压表示数为1V时，电路中电流I1===0.01A，
    压力传感器两端的电压UR=U-U1=4.5V-1V=3.5V，
    压力传感器的电阻R===350Ω，
    由图象可知压力传感器受到的压力F=100N，
    根据杠杆平衡条件得：F×OA=G×OB，
    G==100N×3=300N，
    所以托盘上物体的质量m===30kg．
    答：（1）该压力传感器能承受的最大压力为400N．
    （2）电源电压为4.5V．
    （3）当电压表的示数为1V时，托盘上被测物体的质量为30kg．
    分析：（1）知道能承受的最大压强由压强公式求最大压力；
    （2）电压表测量电阻R0两端的电压，已知杆秤到最大称量时，电阻R0两端的电压，从表格上可以看出此时压力传感器的电阻，根据公式I=可求电路电流，此时电阻R0和R串联，根据公式U=IR可求电源电压．
    （3）根据欧姆定律先求出当电压表示数为1V时电路电流，压力传感器两端的电压等于电源电压减去电阻R0两端的电压，从而求出压力传感器的电阻，根据图象可知压力传感器受到的压力，再根据杠杆平衡条件求出物体的重力，进一步求出质量．
    点评：本题考查了学生对重力公式、压强公式、杠杆平衡条件、串联电路的电压特点、欧姆定律的了解与掌握，关键是能从表格得出需要的信息和灵活的运用公式．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    30、在“验证凸透镜成像规律”的实验中，小明设计的实验报告（部分）如下，请填写空格处的内容．
    实验目的：验证凸透镜成像规律．
    实验器材：凸透镜、光屏、
    刻度尺
    、蜡烛和火柴等．
    实验步骤：
    （1）记录凸透镜的
    焦距
    ．
    （2）安装和调试实验装置时，应使凸透镜和光屏的中心跟烛焰的中心大致在
    同一高度
    ．
    （3）固定凸透镜的位置，将蜡烛放在适当的位置后，移动
    光屏
    找像，在移动过程中，眼睛要注意规察光屏上的像直到清晰为止．
    测量并记录此时的物距和像距．
    …
    实验中：
    （1）小明发现所用的凸透镜没有标明焦距，于是他让太阳光平行于主光轴照射在凸透镜上，在透镜另一侧F点得到一个最小的亮点，如图所示．试作出这一过程的光路图．

    （2）请用身边的毫米刻度尺量出凸透镜的焦距：f=
    10.00
    cm．
    （3）小明将该凸透镜放在光具座上进行实验，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，其中明显还需要调整的是
    光屏
    ．调整后，在光屏上恰好得到一个清晰的蜡烛的像，请你详尽地描述这个像的特点：
    倒立、缩小、实像
    （填全像的“大小、虚实、倒正”）．

    （4）此时，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，应将光屏向
    远离
    （填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动，才能使蜡烛的像变清晰．此实验说明配戴合适的近视眼镜能矫正近视眼的原因是 近视镜对光线有发散作用
    近视镜对光线有发散作用
    近视眼镜能使像相对于晶状体向后移
    ．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    精英家教网2010年4月，墨西哥湾的海底石油开采平台发生火灾，泄漏的石油造石油公司和科学家对泄露量上发生争论．小明认为应先测量石油密度才能估算他设计了如图所示的装置．在杯子内盛有适量石油，放入一个质量是5.6×10-3kg，边长是2cm的正方体物块，有
    34
    的体积浸没在石油中，此时石油深度为0.1m．（g=10N/kg）
    （1）石油的密度为多少？（保留两位小数）
    （2）石油对杯底的压强是多少？

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    要测量质量约为6kg物块的重力，但提供了一个量程为25N的弹簧测力计和一根粗细均匀的木制米尺、还有一些细线．如图所示为小明设计的方案：用细线系在木尺的O点，将物块悬挂在A点，将弹簧测力计悬挂在B点，并用力拉弹簧测力计的挂钩，使木尺在水平位置平衡，读出弹簧测力计的示数为F和木尺上OA、OB的长度，则物块所受的重力G=（F?OB）/OA．在与同学交流方案时，小丽对小明的方案指出了两点不足之处，这两点不足之处是：
    （1）
    杠杆的自身重力将影响测量结果
    杠杆的自身重力将影响测量结果
    ；
    （2）
    没有多次测量
    没有多次测量
    ．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    2010年4月，墨西哥湾的海底石油开采平台发生火灾，泄漏的石油造石油公司和科学家对泄露量上发生争论．小明认为应先测量石油密度才能估算他设计了如图所示的装置．在杯子内盛有适量石油，放入一个质量是5.6×10-3kg，边长是2cm的正方体物块，有
    34
    的体积浸没在石油中，此时石油深度为0.1m．（g=10N/kg）
    （1）物体所受的浮力是多少？
    （2）石油的密度为多少？（保留两位小数）
    （3）石油对杯底的压强是多少？

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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    力学综合计算题分类例析

    综观历年各省市中考题，不难发现，力学计算大多以综合题的形式出现，单独用一个知识点只对某一个物理量（如密度、压强等）进行求解的力学计算题已很少见了，绝大部分力学的计算题都有一定的综合性。综合题的优点是：一方面能考查学生分析、理解和推理的思维能力，另一方面考查学生综合运用知识的能力和知识迁移能力。这完全符合新课程标准的要求和目标，所以这种题型在今后的中考中仍将占有很重要的位置。本专题从以下几个方面对这类计算题进行分析探究。以指导同学们解题时抓住要点，一举突破。

    一.思路和方法

    1.读懂题意或图示，明确已知量和所求量。

    有些新题型会出现一些新名词或概念，有的已知条件比较隐蔽，应该努力挖掘出对解题有用的信息。

    2.分析研究对象所处的状态或物理过程，找出已知量和未知量之间的联系。

    为了帮助分析，通常对研究对象进行受力分析并画出受力图，确定哪些力构成平衡力，根据平衡条件建立平衡方程式，这是很关键的一步。

    3.明确题目所描述的对象和过程涉及到哪些知识点，选择适当的公式或规律进行计算。

    ①求压强时可用，两个公式进行求解。但后一个公式一般用来求解液体压强，只有竖直放置的柱体对支承面产生压强，才能用来解。

    ②计算浮力的方法有很多：（1）阿基米德原理；（2）弹簧测力计测浮力（G与F分别为物体在空气中称和在液体中称时弹簧测力计的示数）；（3）平衡法：物体处于漂浮或悬浮；（4）压力差法：。根据已知条件和研究对象所处的状态选择适当的公式求浮力。

    ③求滑轮组的机械效率也有两个公式：和。当滑轮组竖直提升物体时就用前者，当滑轮组水平拉物体时就用后者。

    4.验证计算结果

    对答案进行检验，看过程有无错误，看结果是否符合实际。

     

    二.热点问题归类

    热点一：密度、压强和浮力的综合。

    例1.某电梯公寓楼约40m，完成此建筑物需要浇铸钢筋混凝土，还需要使用其他建筑材料，混凝土密度为，取。求：（1）已知自来水的密度为，若要从地面向楼顶提供自来水，加压设备至少需要给施加多大的压强？（不考虑大气压强）

    （2）测量表明，该楼的地基所承受的压强不得超过，若地基与地面的接触面积为，则此大楼另外添加的装饰材料、各种设备等物资及进入大楼的人员的总质量不得超过多少？

    解析：这是一道密度和压强的综合题，根据公式。（1）小题立即解决。（2）小题中要求质量，则可以先求出最大重力，然后求出最大质量，最后减去已有的质量即可，具体解法如下：

    （1）

    （2）设混凝土、其他建筑材料和其余部分的质量分别为m1、m2和m3，总重量为G

    当m3最大时，G最大，大楼对地基的压力F最大，地基所承受的压强达到最大值。

    所以

    所以

     

    例2.去年南京市对大明湖进行了首次换水清淤，换水后大明湖水清澈见底，鱼儿欢畅。爱湖小分队的同学准备利用自己掌握的科学知识对湖水水质进行监测。他们通过调查，了解到大明湖周边主要污染源很容易导致湖水密度变大，而密度达到的水域就不适宜湖里鱼类生存，他们就想到做一个简易的密度计来监控湖水密度。为此找来一根长为1.2m粗细均匀的木条，在底端嵌入适量重物，使其能直立漂浮水中，做好相应的标记后就可以监测湖水的密度了，测量得该简易密度计的总质量为0.5kg。（g取10N/kg）

    （1）先将该木条放入足够深的清水中，测得木条露出水面0.2m，在水面处画上白线，请计算此时木条底端受到的水的压强及木条受到的浮力。

    （2）请通过计算说明应在木条的什么位置画上表示污水密度达到时的红线，以监测湖水密度是否超标。

    解析：此题是一道运用知识解决实际问题的好题，综合的知识有压强、浮力和二力平衡等。（1）木条底端受到水的压强可直接用来求；又因木条处于漂浮状态，故可用二力平衡法求浮力。

    由于木条处于漂浮状态，所以：

    （2）此题实际上是求木条浸入污水的深度h，要求深度必先求，因为，可通过浮力算出。又因木条的横截面积S未知，深度h似乎无法求出，但我们要善于利用（1）小题的条件，找到两者的相同之处，即在清水中和污水中都处于漂浮状态，两者受到的浮力相等，所以

    ，即，所以：

     

    热点二：速度、功率和效率的综合

    例3.如图1所示，物体重20N，在拉力F的作用下，以0.5m/s的速度沿水平方向匀速运动，物体与地面的摩擦力是物重的0.2倍，求：

    （1）不记滑轮、绳重和滑轮组的摩擦，拉力的大小及拉力的功率。

    （2）若拉力为2.5N，该滑轮组的机械效率。

    图1

    解析：在不计摩擦的情况下，可直接用滑轮组省力公式求拉力，不过不是，而应该是（是物体A与地面的摩擦）。因为对物体的拉力不是等于物体的重量，而是等于地面对物体的摩擦力。相应地，求这种水平装置的滑轮组的机械效率的计算公式也应该是，而不是。拉力的功率可进行如下推导：

    （1）拉力的大小：

    拉力的功率：

    （2）

     

    热点三：压强或浮力与杠杆类相结合的综合题

    例4.图2是小明设计的一个用水槽来储存二次用水的冲厕装置。带有浮球的横杆AB（B为浮球的中心）能绕O点转动，倒“T”形阀门C底部为厚度不计的橡胶片，上部为不计粗细的直杆，进水口的横截面积为4cm2，浮球的体积为100cm3，OB是OA长度的6倍，AB杆左端压在阀门C上，阀门C堵住进水口时，AB杆水平，浮球顶部和溢水口相平，不考虑阀门C、横杆AB及浮球受到的重力。（）求：

    （1）浮球浸没时，浮球受到的浮力多大？A端受力多大？

    （2）为了防止水从溢水口溢出，水槽中的水面与溢水口的高度差不能超过多少？

    图2

    解析：本题又是一道力学综合题，描述的物理情境较为复杂，所以分析审题是关键，尤其是要把这个装置的结构示意图看懂，搞清楚它的工作过程和原理，解题过程如下：

    （1）当球全部浸没水中时：

    横杆B端受力等于浮球所受浮力，即：

    运用杠杆平衡条件：

    ，因为

    所以A端受力为：

    （2）水恰能从溢水口流出时水槽中的水面距溢水口的高度差是允许的最大值。此时，浮球全部浸没，阀门C受到水槽中的水向上的压力和水箱中水向下的压力及浮球浸没时杠杆A端对阀门C向下的压力相互平衡，即：

                                             ①

    设水槽中的水面距阀门C底部橡胶片的高度为H，溢水口到阀门C底部橡胶片的高度为h，则：

                                                 ②

                                                  ③

    把②③式代入①中，有

    整理得：

     

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