Question

【題目】如圖甲,質(zhì)量為0.5kg、底面積為100cm2、高為25cm的長(zhǎng)方體浮桶A置于儲(chǔ)水容器內(nèi),桶上端通過輕質(zhì)彈簧與緊貼力敏電阻的輕質(zhì)絕緣片B相連,B上方是控制電路,位置固定,容器內(nèi)無(wú)水時(shí)彈簧長(zhǎng)度恰好等于原長(zhǎng),容器底的側(cè)壁有排水雙控閥門。圖乙中電源電U=12V,R0=10Ω,當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A時(shí),閥門才感應(yīng)排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示,彈簧每壓縮1cm,產(chǎn)生的彈力為1N,且彈簧均在彈性限度內(nèi)。

壓力F/N	0	2	4	……	12	15
電阻R/Ω	140	110	70	……	16	10

求:（1）浮桶的重力;

（2）當(dāng)力敏電阻所受壓力為4N時(shí),電流表的示數(shù);

（3）當(dāng)雙控閥門剛開始排水時(shí),容器內(nèi)水的深度。

Answer 1

【答案】(1)5N (2)0.1A (3)0.6m

【解析】

(1) 浮桶的重力：

G=mg=0.5kg×10N/kg=5N

(2) 由表格數(shù)據(jù)知，力敏電阻所受壓力為4N時(shí)，力敏電阻的阻值為70Ω，電路的總電阻：

R總=R0+R=10Ω+70Ω=80Ω

電流表的示數(shù)：

(3) 當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時(shí)，閥門才感應(yīng)排水，此時(shí)電路中的總電阻：

此時(shí)力敏電阻的阻值：

R′=R總′-R0=20Ω-10Ω=10Ω

由表格數(shù)據(jù)知，此時(shí)力敏電阻所受壓力為15N，根據(jù)物體間力的作用是相互的，所以彈簧給浮桶向下的壓力也是15N，浮桶受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和壓力，這三個(gè)力平衡，則此時(shí)浮桶受到的浮力：

F浮=G+F=5N+15N=20N

浮桶排開水的體積：

則浮桶浸入水中的深度為：

當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時(shí)，閥門才感應(yīng)排水，所以此時(shí)容器內(nèi)水的深度：

h=h1+h2=0.2m+0.4m=0.6m

答：(1) 浮桶的重力：5N

(2)當(dāng)力敏電阻所受壓力為4N時(shí),電流表的示數(shù)：0.1A

(3) 當(dāng)雙控閥門剛開始排水時(shí),容器內(nèi)水的深度：0.6m