20.如图甲所示,水平地面上有一个大木箱,其质量为150kg,其底面积为2m2. 张明同学用沿水平方向的力想把大木箱推走:先用100N的力推2s,没推动,再用300N的力推2s,使其加速前进,最后用200N的力推2s,使其做匀速直线运动.他推重物的三个阶段中,速度v与对间t的关系图象如图乙所示.求:
木箱的重力;木箱静止时对水平地面的压强;在2—4s内
木箱所受的摩擦力;
(1)1500N;(2)750Pa;(3) 200N 【解析】 【详解】
(1)木箱的重力G?mg?150kg?10N/kg?1500N .
(2)木箱放在水平地面时,对水平地面的压力:F?G?1500N , 对水平地面的压强:p?F1500N??750Pa ; S2m2(3)用200N的水平推力能使木箱匀速前进说明此时木箱所受的摩擦力和推力是水平方向上的一对平衡力,摩擦力等于推力等于200N,
木箱对地面的压力以及跟地面的接触面粗糙程度没有改变,所以滑动摩擦力不变,即为200N. 答:(1)1500N;(2)750Pa;(3)200N.
21.如图所示,电源电压恒为12V,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器的规格为“30Ω,1A”小灯泡标有2.5V1.25W“字样,通过它的电流与两端电压的关系图象如图所示,
当灯泡两端电压为1.5V时,求小灯泡的电阻;为保
证电路安全,求滑动变阻器的范围;若滑动变阻器的规格为“10Ω1A”,为能将小灯泡调节至正常发光,可采用在电路中串联一定值电阻R0的方法,求R0的阻值应满足的条件. (1)3.75Ω(2)19-30Ω(3)9-29Ω 【解析】 【详解】
(1)由图2知,当灯泡两端电压为1.5V时,通过小灯泡的电流为0.4A,则小灯泡的电阻为:
R=
U1.5V==3.75Ω; I0.4A(2)由图1知,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,电流表的量程为0~0.6A, 滑动变阻器的规格为“30Ω,1A”,小灯泡标有2.5V,1.25W, 小灯泡的额定电流为:IL=
P额U额额
=
1.25W=0.5A, 2.5V为保证电路安全,电路中的最大电流为0.5A, 此时滑动变阻器两端的电压为: U滑=U-UL=12V-2.5V=9.5V,
此时滑动变阻器连入电路中电阻最小: R滑最小=
U滑9.5V==19Ω, I0.5A为保证电路安全, 滑动变阻器的范围19-30Ω,
(3) 若滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”,为能将小灯泡调节至正常发光, 在电路中串联一定值电阻R0,则R0的阻值为:
R最小=R滑最小-10Ω=19Ω-10Ω=9Ω, R最大= R滑最小?10Ω=19Ω?10Ω=29Ω, 所以R0的阻值应满足的条件为:9-29Ω. 五、作图题(本大题共2小题,共4分)
22.在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。补上后要求:①闭合电键后,小灯泡才能发光;②电流表只测通过L2的电流。
【解析】 【详解】
根据题意两只灯泡的连接方式为并联,电流表只测量通过灯L2的电流,故电流表与L2串联,应将灯泡L1左侧的接线柱与电流表的“—”接线柱相连接(或与开关左侧接线柱相连),如图所示:
23.图甲是打开的汽车后备箱盖,它被液压杆支撑(不计后备箱盖重).关箱盖时,它可看作一个杠杆,图乙是其简化图,O是支点,F2是液压杆作用在A点的阻力.请在图乙中画出在B点关上后备箱盖的最小动力F1及其力臂L1. (____)
【解析】 【详解】
由杠杆平衡条件F1 L1=F2 L2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OB作为动力臂L1最长;关上后备盖时,动力的方向应该向下,过点B垂直于OB向下作出最小动力F1的示意图,如下图所示:
六、实验探究题(本大题共3小题,共15分)
24.小礼在自己的家庭实验中用矿泉水瓶水、沙子、细线、毛巾、海绵块、细针演示了以下几个实验:
(1)矿泉水瓶内装半瓶沙子,拧紧瓶盖,用厚毛巾包住瓶盖和瓶底儿用力快速晃动瓶子约五分钟后,沙子变热,这表明_____;
(2)把装满沙子的矿泉水瓶,先正放后再倒放在海绵上,发现海绵凹陷程度变大,这表明_____; (3)用空矿泉水瓶从饮水机接水的过程中,听到瓶中传出的声音的音调越来越_____;
(4)如图,将细线系在矿泉水瓶下部,沿水平方向拉动细线使其沿同一水平桌面匀速移动,发现拉满水
瓶比拉半水瓶需要的力大,此现象表明_____;
(5)在装满水的矿泉水瓶上,用细针沿竖直方向由上至下扎三个孔,看到水的射程越来越大,这表明_____. 对物体做功,物体的内能会增大,温度会升高压力的大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显高在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大液体内部的压强随深度的增加而增大 【解析】 【详解】
(1)用力快速晃动瓶子,人对瓶子、瓶内的沙做功,沙子变热,这是通过做功的方式改变物体的内能; (2)把装满沙子的瓶子正放后再倒放在海绵上,发现海绵凹陷程度不同,这说明压力相同时,受力面积越小压力作用效果越明显;
(3)往矿泉水瓶中灌水时,瓶内空气柱振动发出声音,随着水越来越多,空气柱越来越短,越容易振动,因此振动的频率越快,音调越高;
(4)满水瓶放在水平面上时,此时水平面受到的压力要大于不满时的压力,压力大,摩擦力大,故在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(5)液体压强与深度有关,同种液体深度越深压强越大,故在装满水的矿泉水瓶上,用细针沿竖直方向由上至下扎三个孔,孔的深度越深,受到的水的压强就越大,射程就越远.
25.某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率,待测小灯泡L的额定电压为3. 8 V,额定功率小于1W,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1 A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。
(1)请你用笔线代替导线,在图甲中把电路连接完整。 (_____)
(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数明显,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是_______ A.电流表内部断路了 B.灯泡的灯丝断了
C.灯座内部出现了短路 D.滑动变阻器的电阻线断了
(3)排出故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为________A,小灯泡的额定功率为_________W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向____(选填“左”或“右”)端滑动。
(5)测量小灯泡的电功率________(选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是_____。 (6)图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图,测量后他们对测量结果进行了误差分析,考虑电表本身对电路的影响,该实验所测小灯泡电功率偏_________(选填 “大”或“小”)。
B 0.2 0.76 右 不需要 灯在不同电压下的功率不
同 大 【解析】 【详解】
(1)灯的额定电压为3.8V,故电压表选用大量程与灯并联,将变阻器的最大电阻连入电路中与灯串联,如下所示:
(2)A.若电流表内部断路了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
B. 若灯泡的灯丝断了,灯不亮,电流表没有示数,电压表串联在电路中,电压表测电源电压有示数,符合题意;
C. 若灯座内部出现了短路,则电压表没有示数,电流表有示数,不符合题意; D. 若滑动变阻器的电阻线断了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意; 故选B;
(3)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其值为0.2A,小灯
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