【題目】如圖甲所示,足夠高的柱形容器的底面積為100cm2,里面裝有24cm深的水,上方用一足夠長(zhǎng)的細(xì)繩吊著質(zhì)量為0.9kg的長(zhǎng)方體物體,其底面積為50cm2,高為20cm,F(xiàn)將細(xì)繩掛在彈簧測(cè)力計(jì)下,初始狀態(tài)時(shí),物體的下表面恰好與水面接觸。容器底部是一個(gè)壓敏電阻R(上表面與水接觸并涂有絕緣漆,其阻值與受到的水的壓力的關(guān)系如圖丙所示)。R所在的電路放在了容器底部,電路圖如圖乙所示,電流表的量程0~0.6A,電壓表的量程0~15V,小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”的字樣,且電阻不隨溫度的變化而變化。若在初始狀態(tài)下,小燈泡恰好正常發(fā)光,求:

(1)初始狀態(tài)下,壓敏電阻的阻值;

(2)手拿彈簧測(cè)力計(jì)將物體緩慢向下移動(dòng),使得物體浸在水中的深度為8cm,穩(wěn)定后電路中的電流;

(3)(2)的基礎(chǔ)上,保持彈簧測(cè)力計(jì)的位置不動(dòng),往容器中加水,為了保證電路的安全,則最多往容器中加入多少kg的水?(彈簧測(cè)力計(jì)拉力每變化1N,長(zhǎng)度變化1cm)。

【答案】(1) 24Ω;(2) 0.36A;(3) 2.3

【解析】

(1)初始狀態(tài)下,水深h=24cm=0.24m,容器底的壓強(qiáng)

=ρgh=1.0103kg/m310N/kg0.24m=2400Pa

壓敏電阻受到的壓力等于容器底受到的壓力

F=pS=2400Pa10010-4m2=24N

由圖丙知,壓敏電阻的阻值與所受壓力的數(shù)值比為11,故壓敏電阻的阻值24Ω。

(2) 初始狀態(tài)下,小燈泡恰好正常發(fā)光,故小燈泡兩端的電壓為6V,小燈泡與壓敏電阻串聯(lián),通過(guò)小燈泡的電流即電路中的電流

I===0.5A

小燈泡的電阻

RL===12Ω

初始狀態(tài)下,壓敏電阻兩端的電壓

UR=IR=0.5A24Ω=12V

則電源電壓

U= UR+UL=12V+6V=18V

手拿彈簧測(cè)力計(jì)將物體緩慢向下移動(dòng),使得物體浸在水中的深度為8cm,即

h=8cm=0.08m

物體排開(kāi)水的體積

V=Sh=5010-4m20.08m=410-4m3

容器中水面上升的高度

h===0.08m

此時(shí)容器底的壓強(qiáng)

=ρghgh+h=1.0103kg/m310N/kg0.24m+0.08m=3200Pa

壓敏電阻受到的壓力

F=pS=3200Pa10010-4m2=32N

故此時(shí)壓敏電阻的阻值32Ω,電路中的電流

I===0.36A

電路中的電流為0.36A。

(3) 電壓表的量程0~15V,為了保證電路的安全,壓敏電阻兩端的電壓最大等于15V,此時(shí)小燈泡兩端的電壓為

UL=U-UR=18V-15V=3V

通過(guò)小燈泡的電流即電路中的電流

I===0.25A

此時(shí)壓敏電阻的阻值

R===60Ω

由圖丙知,此時(shí)壓敏電阻所受的壓力F=60N,此時(shí)容器底水的壓強(qiáng)

p=FS=60N10010-4m2=6000Pa

此時(shí)容器中水的深度

h===0.6m

物體的密度

ρ====0.9103kg/m3

ρρ,故水足夠多時(shí),物體處于漂浮狀態(tài),則F=G,即

ρgV=ρgV

ρgShgSh

代入數(shù)據(jù)解得

h=h=0.2m=0.18m

因此在(2)的基礎(chǔ)上,物體浸入的深度增加

h= h- h=0.18m-0.08m=0.1m

物體排開(kāi)水的體積增加

V=Sh=5010-4m20.1m=510-4m3

(2)的基礎(chǔ)上,水的深度增加

h= h-h=0.6m-0.32m=0.28m

因此往容器中加入水的體積為

V=Sh-V=10010-4m20.28m-510-4m3=2.310-3m3

加入水的質(zhì)量為

m=ρV=1.0103kg/m32.310-3m3=2.3kg

最多往容器中加入2.3kg的水。

答:(1)初始狀態(tài)下,壓敏電阻的阻值為24Ω

(2)手拿彈簧測(cè)力計(jì)將物體緩慢向下移動(dòng),使得物體浸在水中的深度為8cm,穩(wěn)定后電路中的電流為0.36A;

(3)(2)的基礎(chǔ)上,保持彈簧測(cè)力計(jì)的位置不動(dòng),往容器中加水,為了保證電路的安全,則最多往容器中加入2.3kg的水。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是探究小球的動(dòng)能大小與的_______________關(guān)系;

(2)讓小球從不同高度滑下是為了________________________________

(3)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察________________________來(lái)比較動(dòng)能大小的;

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②當(dāng)蠟燭A向玻璃板靠近時(shí),蠟燭A像的大小__________(選填變大、變小不變”)

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B.R2的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而增大

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(2)在實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)觀察U形管兩邊液面的__________來(lái)判斷液體壓強(qiáng)的大小變化;

(3)實(shí)驗(yàn)A、B、C、D中控制不變的量是深度,這是為了探究_____

(4)比較__________兩組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,得到的結(jié)論是液體的壓強(qiáng)跟液體的密度有關(guān);

(5)為了探究液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系,通過(guò)比較____兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,得出的結(jié)論是: _____。

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【題目】如圖是某網(wǎng)友在四月拍攝的某地雪景:積雪初融后,在某停車場(chǎng)上出現(xiàn)了一個(gè)個(gè)雪饅頭,甚為奇特。雪堆正下方是方形地磚,每塊方形地磚周圍是條形磚。氣象專家調(diào)研發(fā)現(xiàn):四周條形磚比中間方形地磚具有更好的導(dǎo)熱性和滲水性。關(guān)于形成雪饅頭景觀的解釋肯定不合理的是(

A. 空氣溫度較低是雪饅頭得以保留的原因之一

B. 方形地磚導(dǎo)熱性差是形成雪饅頭景觀的原因之一

C. 太陽(yáng)輻射導(dǎo)致條形磚上方的雪比方形地磚上方的雪更易熔化

D. 地表熱量易通過(guò)條形磚及四周縫隙傳遞,使條形磚上的雪更易熔化

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