如图20甲所示,是使用汽车打捞打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度V=0.2m/s向右运动,图20乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图像。设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮轮与轴之间的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)t1=40s时,汽车拉动重物的功率多大?
(2)t2=60s时,汽车拉动重物的拉力多大?
(3)圆柱形重物的密度是多大?
(4)打捞前,圆柱形重物上表面所受水的压力多大?
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解:(1)t1=40s时,由图乙可知,汽车拉动重物的功率P=700W。…………1分
(2)t2=60s时,汽车拉动重物的功率P′=800W,由P=Fv,可求出
F′=P′/ v=800W/(0.2m/s)=4000N …………1分
(3)由图乙可知,t=60s后汽车拉动重物的功率保持P′=800W不变,即汽车拉重物的力F′=4000N也保持不变,也就是说重物在t2=60s时刚好完全拉出水面,这时汽车的拉力等于圆柱体的重力G,即F′=G=4000N …………1分
在t=50s前,圆柱体浸没于水下,汽车拉动圆柱体所用的拉力:
F=P/ v=700W/(0.2m/s)=3500N。
t=50s前,重物所受浮力:
F浮=G -F=4000N-3500N=500N …………1分
根据 F浮=ρ液gV排=ρ液gV物
G物=ρ物gV物
有: F浮/ G物=(ρ水gV物)/(ρ物gV物)
(500N)/(4000N)=(1.0×103kg/m3)/ρ物
ρ物=8×103kg/m3 …………1分
(4)t1=50s内,圆柱体上升距离:S=vt1=0.2m/s×50s=10m …………1分
t2=60s内,圆柱体上升距离:S′=vt2=0.2m/s×60s=12m
圆柱体高 h=S′-S=12m-10m=2 m
圆柱体的体积可根据:F浮=ρ液gV排=ρ液gV物 求出
V物=F浮/ρ液g=500N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=5×10-2m3
圆柱体的横截面积:S=V物/h=5×10-2m3/2m=2.5×10-2m2 …………1分
打捞前,物体上表面距液面的距离 h′=S=10m
打捞前,圆柱体上表面所受水的压力:
F压=PS=ρ液gh′S
=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m×2.5×10-2m2=2.5×103N …………1分
(其他解法正确均可给分)
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表1 | ||
实验次数 | I/A | AB闻电阻值R/Ω |
1 | 0.80 | 5 |
2 | 0.60 | 10 |
3 | 0,48 | 15 |
4 | 0,40 | 20 |
5 | 0,34 | 25 |
6 | 0.30 | 30 |
表2 | ||
实验次数 | I/A | AB闻电阻值R/Ω |
l | 1.20 | 5 |
2 | 0.60 | 10 |
3 | 0.40 | 15 |
4 | 0.30 | 20 |
5 | 0.24 | 25 |
6 | 0.20 | 30 |
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如图19甲所示,是莉莉同学“测量小灯泡的电功率”的电路图,图19乙是实物连接图,其中电源电压是4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V。
⑴图19乙已连接部分电路,请用笔画线代替导线按照电路图将电路连接完整,使滑片P向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大。
⑵莉莉同学连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是__________。
A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡断路 D.滑动变阻器断路
⑶排除故障后,调节滑动变阻器的滑片到图示位置时,电压表的示数如图19丙所示,其示数为________V;若他想测量小灯泡的额定功率应将图19乙中的滑片向________(填“C”或“D”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
⑷莉莉同学多次移动滑动变阻器的滑片,记下多组对应的电 压表和电流表的示数,并绘制成图20所示的图像。根据图像信息,可算出小灯泡的额定功率是__________W。通过图像还可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:______________________________________。
图20
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小丽同学做“测量小灯泡电功率”的实验时,选择了额定电压为2.5V的小灯泡及合适的其它器材,连接了如图20甲所示的电路。
(1)为了测出小灯泡的电功率,请只添加两条导线完成图20甲所示的实验电路的连接。
(2)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在 端(填“左”或“右”),实验中滑动变 阻器起到 的作用。
(3)正确连接电路后,闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表无示数,造成这种现象的原因可能是 (填字母)。
A.开关接触不良 B.滑动变阻器断路 C.小灯泡与灯座接触不良 D.电流表断路
(4)排除故障后,闭合开关,移动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电流表表盘如图20乙所示,则电流表的示数为 A,小灯泡的额定功率为 W。
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用如图20甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R为电阻箱(符号为≠),S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.某同学用该电路进行实验,
主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;
(1)上述步骤的合理顺序是 (只需填写序号).
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,则它的示数为 Ω.若已知R0的阻值为10Ω,则待测电阻的阻值为 Ω.
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