【题目】某兴趣小组在实验室(温度为20℃) 进行综合实验。装置如图所示,长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处,可绕O点转动。点O距杠杆b端0.2m.杠杆a端的轻质丝线悬挂一体积为2×10﹣3m3的实心合金块B,B浸没在烧杯内的液体中。已知该液体热胀冷缩的特性显著。其在温度为20℃时的密度为1.0×103kg/m3.当杠杆b端用轻质金属丝悬吊一质量为2kg的铜柱时,杠杆正好在水平位置平衡。此时,铜柱下的金属探针(重力不计) 正好伸到水银槽的水银面上并且刚好和水银接触。右方电路中,小灯泡发光,导线C和金属丝良好接触但对金属丝和杠杆都不产生力的作用。导线A始终和槽中水银良好接触。已知小灯泡规格为“3V 0.06W”,电源电压为3V.铜柱、探针、水银的电阻均不计。忽略温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)若在电路中串联一个量程为0~15mA的电流表,为保证电路安全。定值电阻R的最小阻值是多少___?
(2)合金块B的密度是多少_______?
(3)除烧杯内的液体外,装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计。若实验室温度骤然升高,小灯泡将_____ (选填“继续发光”或“熄灭”)。
【答案】 50Ω 1.5×103kg/m3 熄灭
【解析】分析:(1)根据求出小灯泡的电阻;根据电路中的最大电流和欧姆定律求出定值电阻R的最小阻值;
(2)根据杠杆的平衡条件求出拉力的大小;根据阿基米德原理求出浮力大小,根据拉力和浮力求出B的重力;根据求出B的质量,然后根据密度公式求出B的密度;
(3)实验室温度骤然升高,液体的密度减小,根据阿基米德原理判定B受到的浮力的变化以及B的运动情况,从而判断电路的通断和小灯泡的发光情况。
解答:(1)根据 可知,小灯泡的电阻为:;由图和题意可知,此时滑片处于最左端,灯、电阻R串联,电路的总电流不能超过15mA,根据电阻的串联和欧姆定律可得:变形可得带入数据得:,解得:R≥50Ω,即定值电阻的最小阻值为50Ω;
(2)由题知,轻质杠杆ab长为0.6m,点O距杠杆b端0.2m,设合金块B对a端的拉力为F,因杠杆正好在水平位置平衡,则由杠杆的平衡条件可知:;则拉力的大小为:;合金块B浸没在液体中,其受到的浮力为:;B受向上的拉力和浮力以及向下的重力,由力的平衡条件可得,B的重力为:;则B的质量为:B的密度为:;
(3)实验室温度骤然升高,烧杯中的液体体积变大,根据可知液体的密度减小,根据阿基米德原理可知B受到的浮力变小,则B受到的合力向下,所以B会下沉,则杠杆b端会上升,使右侧电路断开,小灯泡熄灭。
答:(1)定值电阻R的最小阻值是50Ω;
(2)合金块B的密度是1.5×103kg/m3;
(3)熄灭。
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【题目】小明同学想用“漂浮法”测量一长方体的密度,已知长方体的底面为边长5 cm的正方形,高8 cm。小明将一个底面积是100cm2(筒壁厚度不计),水深10cm的圆柱形容器放在水平地面上,如图所示。他将长方体放入容器内,静止后漂浮在水面上,如图所示,此时有的高度露出水面,请你和小明一起解答以下问题:(水的密度为1.0×l03kg/m3)
(1)如图中,水对容器底的压强p;
(2)长方体的密度ρ;
(3)用力将长方体压至恰好浸没(水无溢出)在水中,此过程中长方体重力做的功W。
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【题目】如图所示,世界上第一架3D打印无人驾驶飞机——“SULSA”,机身质量仅为3kg,翼展2m,它的主体部分是把尼龙熔化后再凝固的方式层层打印出来的。SULSA被用来协助破冰船在南极破冰,它从破冰船的甲板上起飞,船上工作人员通过笔记本电脑对其进行远程控制,并接收通过机载摄像头拍摄的实时画面,为这艘破冰船探索最佳前行路径,它结束任务后自动在水上降落。SULSA为人们探索南极海域带来极大的便利。请找出一个与以上情景有关的物理信息,并指出对应的物理知识,不得与示例重复。
示例:物理信息:笔记本电脑进行远程控制;
物理知识:利用了电磁波。
作答:物理信息: ;
物理知识: 。
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【题目】取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是m甲____m乙;两次排开水的体积 V甲和V乙的大小关系是V甲___V乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲__________F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲_______p乙。
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【题目】在探究浮力大小的实验中,小刚同学使用了弹簧测力计、金属块、两个相同的烧杯(分别装有适量的水、酒精和盐水),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究.如图表示了探究过程及有关数据.
(1)物体受到的最大浮力是 N;
(2)分析图B、C、D,说明浮力大小跟 有关,分析图 说明浮力大小跟液体密度有关;
(3)F图中盐水的密度是 .
(4)图中能正确反映浮力F和物体下表面在水中深度h关系图象的是
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【题目】如图所示,电源电压恒定,灯L上标有“6V 3.6W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响),R为滑动变阻器。先闭合S1、断开S2,将滑动变阻器的滑片P滑到中点时,电流表A1、A2的示数之比为1:2,小灯泡恰好正常发光。后断开S1,将电流表A1换成电压表V1,电流表A2换成电压表V2,滑动变阻器滑片的位置不变,闭合S1、S2.下列说法正确的是( )
A. 电源电压为6V
B. 电压表V1、V2的示数之比为2:1
C. 灯泡在后一种情况下的实际功率为0.9W
D. 在后一种情况下调节滑动变阻器,电路消耗的最小功率为0.4W
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【题目】小明为了测量一种液体的密度。利用下列器材进行实验:托盘天平(砝码盒内最小砝码的规格为5g。游码的调节范围为0~5g)、量筒、烧杯、被测液体。主要步骤如下:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码放到标尺左端的_____处,调节天平使之平衡。
(2)将图甲量筒中的液体例入一部分到已知质量的烧杯中,剩下的液体体积如图乙所示。则烧杯中液体的体积为_____cm3。
(3)把盛有液体的烧杯放在调节好的天平的左盘上,当小明向右盘内放入一定量的砝码后,发现指针偏向分度盘的左侧,此时砝码盒内只到下10g、5g的砝码各一个。①当把剩下的10g砝码加入右盘后,指针偏向了分度盘的右侧,为了使天平再次平衡,接下来的操作可能是_____(答出一种操作方法即可 );
②当把剩下的10g砝码加入右盘后,指针仍偏向分度盘的左侧,再把剩下的5g砝码加入右盘后,指针偏向了分度盘的右侧。这时应该_____直至天平平衡。
(4)天平平衡后,读出砝码和游码的示数,得出液体的质量为m(g),则该液体的密度为_____g/cm3(用测得的数据、符号表示)。
(5)小明通过多次改变液体的体积得到了几组数据,并画出了烧杯和液体的总质量与液体体积的关系图象,如图丙所示。由图可知烧杯的质量是_____(g)。
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【题目】在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,小芳猜想:液体的压强可能与液体的密度、深度等因素有关.
(1)要研究液体的压强与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种实验探究方法叫做________法.
(2)如图是小芳同学设计的用压强计探究影响液体压强因素的三个实验装置:①要探究液体密度相同时,液体的压强与液体的深度是否有关,应选取装置________和装置________来进行研究;②要探究液体深度相同时,液体的压强与液体的密度是否有关,应选取装置________和装置________来进行研究.利用这些装置可以证明同种液体同一深度的压强是________.
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