ρ水)
【解答】解:(1)重心越低,稳度越大,故竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是降低重心使竹筷能竖直漂浮在液面;
(2)密度计不管放入哪种液体中,都是漂浮,所以浮力等于自身的重力;故重力相同,浮力相同,所以将该自制的密度计放入水或盐水中时,都是漂浮,浮力相等,据浮力的产生原因:“浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差”可知,F浮=F下﹣F上=F下﹣0=p下S﹣0=p下S;由于浮力相等,所以p下相等,故竹筷下表面受到水的压强 等于竹筷下表面受到盐水的压强;
(3)据F浮=ρ液gV排可知,同一密度计,在不同液体中的浮力相同,液体密度越大,排开液体的体积就越小;
(4)在水中时:F浮=ρ水gV排1=ρ水gs(L﹣h1); 在盐水中时:F浮=ρ盐水gV排2=ρ盐水gs(L﹣h2); 因为浮力相等所以:ρ水gs(L﹣h1)=ρ盐水gs(L﹣h2); 即:ρ盐水=
ρ水;
故答案为:(1)降低重心;(2)等于;等于;(3)越小;(4)
ρ水
25.(8分)张玲和李影同学在进行“测量小灯泡额定功率”的实验中,现有器材:额定电压为3.8V的小灯泡(电阻约为20Ω)2个,电压约为12V的电源1个,电流表、电压表、开关各1个,规格分别为“20Ω,1A”和“50Ω,0.5A”的滑动变阻器各1个,导线若干.
(1)实验中应选择规格为“ 50Ω,0.5A ”的滑动变阻器.
(2)图甲中已经连接了部分电路,请用笔画线代替导线,将电路连接完整. (3)张玲闭合开关,并适当移动滑片,小灯泡被烧坏,此时电压表示数约为 12 V,分析后又向老师借用了一个定值电阻,请你判断定值电阻应 串 联在电路中、其目的是 串联分压,避免灯泡再次烧坏 .
(4)重新连好电路后,再次闭合开关,移动滑动变阻器到某一位置时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数为 0.2 A,小灯泡
的额定功率是 0.76 W
【解答】解:(1)灯泡正常发光时,两端的电压UL=3.8N, 电路电流最大约为IL=
=
=0.19A>0.1A,
滑动变阻器电压为:U′=U﹣UL=12V﹣3.8V=8.2V, 滑动变阻器电阻为:R′=能满足实验需要;
故选择“50Ω 0.5A”滑动变阻器.
(2)因为灯泡的额定电压为3.8V,因此电压表的量程选择0~15V,并将电压表并联在灯泡两端,如下图所示:
=
≈43.2Ω>20Ω,故“20Ω 1A”的电阻太小,不
(3)闭合开关,并适当移动滑片,小灯泡被烧坏,此时电压表的正负接线柱与电源两极相连,因此示数约等于电源电压12V,说明小灯泡承受电压太大导致烧坏,应该把定值电阻串联在电路中进行串联分压,避免灯泡再次烧坏; (4)根据图乙可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A; 灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.2A=0.76W.
故答案为:(1)50Ω,0.5A;(3)12;串;串联分压,避免灯泡再次烧坏;(4)0.2;0.76.
五、综合运用与计算(本大题共2小题,共14分)
26.(7分)某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A,拉力的功率随时间的变化如图乙所示,已知动滑轮的重力为60N,物体匀速上升的速度始终为1m/s.(不计绳重,摩擦及阻力,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
求:
(1)物体浸没在水中时受到的浮力. (2)物体的密度.
(3)物体浸没在水中时滑轮组的机械效率.
【解答】解:
(1)由图甲可知,n=2,则拉力F拉绳的速度v=2vA=2×1m/s=2m/s; 由图乙可知,圆柱体A离开水面后拉力F的功率P′=420W, 由P=Fv得,绳子自由端的拉力: F′=
=
=210N;
不计绳重、摩擦及阻力,拉力F′=(GA+G轮) A的重力:
GA=2F′﹣G轮=2×210N﹣60N=360N;
由图乙可知,圆柱体A在水中拉力F的功率P=300W, 由P=Fv得,绳子自由端的拉力: F==
=150N,
不计绳重、摩擦及阻力,拉力F=(GA﹣F浮+G轮) 150N=(360N﹣F浮+60N) 解得:F浮=120N;
(2)由F浮=ρ水gV排得A的体积: V=V排=A的质量: mA=
=
=36kg, =
=1.2×10﹣2m3;
A的密度:
ρA==
=3×103kg/m3;
(3)物体浸没水的机械效率: η=
=
=
=
×100%=80%.
答:(1)物体浸没在水中时受到的浮力为120N; (2)物体的密度为3×103kg/m3;
(3)物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%.
27.(7分)如图所示,电源电压不变,L是标有“12V,6W”的小灯泡,且其电阻不随温度变化,R1=16Ω,滑动变阻器R2的最大电阻值为24Ω,只闭合S,S2时灯L恰能正常发光. 求:
(1)电源电压.
(2)同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时,电流表的示数. (3)当闭合开关S时,电路的最小总功率和此时电压表的示数.
【解答】解:(1)只闭合S,S2时,电路为灯泡的基本电路;由于灯泡正常发光,所以电源电压等于灯泡的额定电压,即12V;
(2)同时闭合开关S、S1、S2且滑片P位于最下端B时,灯L、R1、滑动变阻器并联,并且滑动变阻器的全部阻值接入电路,电流表测得是R1与滑动变阻器两条支路的电流之和; 电路的总电阻:R总=电流表的示数:I=
=
=
=1.25A;
=9.6Ω;
(3)当闭合开关S时,R1、滑动变阻器以及灯泡串联;