【详解】
(1)实验中应使用相同的斜面,并且使小车每次在斜面上释放的高度相同,这样做的目的是控制小车到达水平面时速度相同;
(2)毛巾、棉布、木板粗糙程度变小,阻力变小,根据实验现象,可以得出结论,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小的越慢,在水平面上运动的距离越远;如果水平面绝对光滑,对小车没有阻力,则小车将做匀速直线运动;
(3)避险车道铺上砂石是为了增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力,从而减小车速,而且紧急避险车道一般为斜面,汽车进入避险车道,动能转化为重力势能,动能减小,速度减小,车容易停下来; 【拓展】
实验中摩擦力的大小是通过小车在不同表面上运动的距离来表示,距离越大,阻力越小,分析实验数据可知,小车在毛巾和木板上受到的阻力之比为33.6:11.2=3:1。 六、计算题
27.(1)0.24A;(2)45Ω; 3V;(3)10.8W. 【解析】 【分析】
(1)首先弄明白开关S1、S2、S3都闭合时,电路结构,再根据欧姆定律计算通过R1的电流;
(2)只闭合S3时,灯泡和滑动变阻器串联,知道电流值和小灯泡的实际功率,根据P=I2R求出灯泡的电阻;
根据欧姆定律求出灯泡两端的电压,根据串联分压求出滑动变阻器两端的电压,即为电压表示数; (3)电源电压不变,电路中的总电阻最大时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小;
为了保证电路安全,电压表示数不能超过3V,据此求出R1两端的电压,进而求出最小电流,根据P=UI求出最小功率. 【详解】
(1)开关S1、S2、S3都闭合时,滑动变阻器被短路,R1和L并联, 通过R1的电流:
I1===0.24
A;
(2)只闭合S3时,滑动变阻器滑片P移到中点时,灯泡和滑动变阻器串联, 由P=I2R得:灯泡的电阻:RL
===45Ω;
此时灯泡两端的实际电压:UL=IL实RL=0.2A×45Ω=9V,
所以滑动变阻器两端的电压:U滑=U-UL=12V-9V=3V,即为电压表示数; 此时滑动变阻器连入电路中的阻值
R===15Ω
,
滑动变阻器的最大阻值R滑=2R=2×15Ω=30Ω;
(3)电源电压不变,电路中的总电阻最大时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,即只闭合开关S1时,R1和R2串联,电阻最大,电路中的电流最小,此时电路消耗的功率最小;
为了保护电路安全,电压表示数不能超过3V,此时R1两端的最小电压U1=U﹣U2大=12V﹣3V=9V, 电路中的最小电流
,
滑动变阻器连入电路的最大阻值
,小于滑动变阻器的最大阻值;
电路消耗的最小功率P=UI小=12V×0.18A=2.16W。
答:(1)开关S1、S2、S3都闭合时,通过R1的电流是0.24A;
(2)小灯泡的电阻是45Ω;只闭合开关S3,滑片P在中点时,电压表的示数是3V; (3)在保证电路安全的条件下,电路消耗的最小功率是2.16W. 考点:欧姆定律的应用;电功率的计算. 七、综合题
28.(1)前轮对地面的压强小于后轮对地面的压强 前后轮对地面的受力面积相同,前轮对地面的压力小于后轮对地面的压力 (2)不超载
【解析】试题分析:汽车对地面的压强可以利用来判断,
前后轮与地面的接触面积相等,但前轮对地面的压力小于后轮对地面的压力,前轮对地面的压强小于后轮对地面的压强。汽车在水平地面上行驶,其竖直方向受到的重力地面、地面对前轮支持力与地面对后轮的支持力,竖直方向处于平衡状态,即重力等于两个支持力之和。F支=(5000kg+6000kg)
×10N/kg=110000N,汽车最大总重力为G总=(2000kg+10000kg)10N/kg=120000N,地面的支持力小于汽车最大总重力,所以不超载。本题也可以把汽车当作是一个杠杆,以汽车前轮为支点建立杠杆模型,示意图如图甲,根据杠杆平衡条件得:F后L=\1
以汽车后轮为支点建立杠杆模型,示意图如图乙,根据杠杆平衡条件得:F前L=\2 解得:G=F前+F后=(5000kg+6000kg)×10N/kg<(2000kg+10000kg)× 10N/kg 所以,该汽车不超载。
考点:压强、平衡力的应用