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【题目】如图甲为一种握力计,图乙是它的工作原理图;电源电压U保持不变,握力显示表是由电流表改装而成,阻值为的定值电阻R2起保护作用,最大阻值为R1的变阻器是用均匀的电阻线紧密缠绕而成,电阻线圈长为L。不施加力时滑片P在电阻R1的最上端,弹簧的电阻不计,已知握力大小与滑片移动的距离L成正比,握力计测量范围为0~300N,电路中电流表示数I变化范围0.1A~0.6A。求:

(1)用握力计所能测量的最大力匀速竖直举起物体的质量;

(2)使用该握力计过程中R2消耗的最小功率;

(3)小明利用电压表显示握力(示数U2)并将握力计进行了重新设计,如图丙所示。列出电表示数与L间关系的表达式,分析两个方案在显示握力大小的刻度特点上有何不同。(表达式可以具用符号表示各物理量,若代入已知数据表示结果,则可以不书写单位。)

【答案】(1) 30kg(2) 0.05W(3)见解析

【解析】

(1)握力计测量范围为0300N,最大握力为300N,根据二力平衡,匀速竖直举起物体的重力等于300N,根据,所以根据公式

可得最大力匀速竖直举起物体的质量是30kg

(2)电路中电流表示数I的变化范围0.1A0.6A,电路的最小电流为0.1A,使用该握力计过程中,R2消耗的最小功率

R2消耗的最小功率是0.05W

(3)图丙中可知,R1R2串联,电压表测P以上电阻的电压,因电压表接在滑片上,电流经R1的全部电阻丝后再经R2回到电源负极,即电路中的电流保持不变,由电阻的串联和欧姆定律,其大小为

由题意,最大阻值为R1的变阻器是用均匀的电阻丝紧绕而成的,电阻线圈长为L,不施加力时滑片P在电阻R1的最上端,弹簧的电阻不计,已知握力大小与滑片移动的距离L成正比,故滑片以上部分的电阻大小

由欧姆定律和电阻的串联,电压表示数

①式中UR1R2L均为定值,故U2L成正比,即电压表V2示数是均匀的,且L越大,电压表示数越大;第1种方案中,由欧姆定律和电阻的串联,电流表示数

式中UR1R2L均为定值,故电流表示数与L不成正比,故电流表示数不是均匀的,且L越大,电流表示数越大。

答:(1)用握力计所能测量的最大力匀速竖直举起物体的质量为30kg

(2)使用该握力计的过程中R2消耗的最小功率为0.05W

(3)电压表V2示数是均匀的,且L越大,电压表示数越大;电流表示数不是均匀的,且L越大,电流表示数越大。

练习册系列答案
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【题目】1个标准大气压下,水的沸点是100 ℃,质量为2 kg,温度为25 ℃的水吸收6.72×105J的热量后,水温升高为多少?若将该冷水与质量为1 kg,温度为70 ℃的热水混合,不计热损失,混合后水的末温为多少 ℃?

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【题目】探究通过电阻的电流与电阻大小的关系。

1)根据电路图连接实物电路(连线不要交叉)。

__________

2)某同学连接好电路后,闭合开关,左右移动滑动变阻器的滑片,发现电压表和电流表均有示数,但示数均不发生变化。出现这种现象可能的原因是__________________

3)排除故障后他们首先把电阻接入电路进行实验,电流表示数如图所示,则电阻R两端的电压是___V;然后他们依次换用10Ω15Ω的电阻继续研究,则两次实验相同的操作要素是____________

4)请你帮助该小组设计一个记录实验数据的表格。

__________

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【题目】如图甲为做“测量小灯泡电功率”实验的电路图,所用器材有:标有“3.8 V”字样的小灯泡、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1 A”的滑动变阻器、电流表(量程为00.6A03A ),电压表(量程为03 V015V)、开关及导线若干。

(1)小刚同学连接电路时误将电流表与电压表的位置交换连接了,闭合开关后会发生的现象是 _______。另一同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,灯不亮,电压表有较大示数,则电路故障是_______________

(2)小明同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,从大到小调节滑动变阻器的阻值,可观察到电流表示数_______ (由小变大/由大变小/保持不变),当电压表示数为“3.8 V”时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为________W

(3)小华发现电压表015V量程已损坏,只能使用03V量程,在其它器材不变的条件下,小华改进电路设计并测出了小灯泡的额定功率,请在丙图虚线框中画出设计的电路图;

____________

(4)根据小华设计的电路图进行实验,调节滑动变阻器,记录电压表示数_______ 时,电流表示数为I,则小灯泡额定功率表达式为_________

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【题目】重庆近年来成为一个“网红”城市,位于万盛的奥陶纪公园,也成了众多游客喜爱的“打卡”景点。景区有被吉尼斯世界纪录认证为“世界最长的玻璃廊桥”——天空悬廊;有通过人工“造雪”,使游客可以滑雪、打雪仗、堆雪人的冰雪世界;有可以和恐龙等“卡通动漫”合影的娱乐项目;有刺激的高空速滑项目,只见游客“嗖”一声就滑到了半空中,感觉自己在天空翱翔;景区的明星项目是“悬崖秋千”,利用电动机把人拉升至高空再释放,要荡完规定的时间才能停下来,简直就是一场“生死契约”的挑战。

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:电动机把人拉升至高空;

物理知识:电能转化为机械能。

作答:物理信息:_____;物理知识:_____

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【题目】如图所示是分别测量定值电阻R和小灯泡L两端电压,通过电流后得到的U-I关系图线。由图可知,定值电阻R的值为__________Ω;小灯泡L的阻值会随其两端电压的升高而逐渐变__________(选填“大”或“小”)。若将RL并联后接在电压为3V的电源两端,干路中的电流是__________A;若将RL串联后接在4.5V电源两端,电路中的电流是__________A,此时电路的总功率是__________W

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【题目】两定值电阻甲、乙中的电流与电压关系如图所示。现在将甲和乙并联后接在电压为3V的电源两端,下列分析正确的是______

A.甲的电阻值大于乙的电阻值 B.甲的电压大于乙的电压

C.甲消耗的电功率大于乙消耗的电功率 D.甲消耗的电能多于乙消耗的电能

理由:______________________

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【题目】除了同学们初中学过伏安法测电阻,有一种电学器材可以直接测量导体电阻,叫做欧姆表。如图甲所示,该表外部伸出三个接线柱ABC,其内部有一个电源,一个定值电阻,一个电流表,电路结构未知。其中欧姆表与电流表共用一个表盘(如图乙所示),用导线将AB两接线柱接入电路时,电表功能为电流表;用导线将BC两接线柱接到未知导体两端时,电表的功能为欧姆表,可以直接读出未知电阻大小。

(1)用导线将BC两接线柱直接相连,观察到电表指针指到0.6A刻度线处;若用导线将BC量接线柱接在一个电压表两端,观察到电表指针指到0A刻度线处,电压表示数为4.5V;则表内定值电阻的阻值为_____Ω。根据实验数据,在图丙虚线框中画出欧姆表内部结构图;

________

(2)若要重新把欧姆表的电阻值数字标在表盘上,0.5A刻度线处应该标为_____Ω

(3)将表盘上电阻值数字表上后,发现数值分布不均匀;这是因为“电阻值”与“电流值”的函数关系并非一次函数,请列出电阻值R与电流值I的函数关系式_____

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【题目】在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布。让小车从斜面顶端由静止滑下,如图所示,观察和比较小车分别在毛巾表面、棉布表面和木板表面滑行的距离。

(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车每次在水平面上开始滑行时速度大小_____(选填“相等”或“不相等”)。

(2)实验中是通过改变_____来改变小车所受阻力大小的。

(3)实验中发现:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越_____(选填“快”或“慢”)。

(4)推理:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做_____

(5)由上述实验可知,力_____(选填“能”或“不能”)改变物体的运动状态,运动_____(选填“需要”或“不需要”)力来维持。

(6)通过上面的探究后,小明又思考如下的问题,如图乙所示,摆球从A点由静止释放摆到右侧最高点C时,如果摆球所受的力忽然全部消失,则摆球将_____(选填“往回摆”“静止”或“做匀速直线运动”)。

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