8.小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A挂一个40牛的物体,肩上支点O离后端A为0.2米,他用手压住前端B使木棒保持水平平衡,如图所示,小金的质量为50千克,则此时手压木棒的压力大小为 20 牛,肩对木棒的支持力大小为 60 牛,人对地面的压力大小为 560 牛(g=10牛/千克)
【考点】7T:杠杆的应用.
【分析】(1)根据杠杆平衡条件求出拉力的大小; (2)肩对木棒的支持力大小为F=FA+FB; (3)对人进行受力分析即可解答. 【解答】解:
(1)由题根据杠杆的平衡条件有:F×OB=G×OA, 即:F×(0.6m﹣0.2m)=40N×0.2m,
所以:F=20N;即手压木棒的压力大小为20N; 肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N;
人对地面的压力大小为F″=G人+F′=mg+F′=50kg×10N/kg+60N=560N. 故答案为:20;60;560.
三、解答题(共2小题,满分12分)
9.小金自学了电学,知道了欧姆定律,他想用实验来验证欧姆定律所表述的“通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比”的结论,于是找了实验器材:电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关各一个,若干定值电阻、导线,请你利用这些器材帮他设计一个验证此结论的实验方案. (1)画出实验的电路图;
(2)写出实验的步骤以及需要测量的物理量. 【考点】IL:探究电流与电压、电阻的关系实验.
【分析】(1)本实验中变阻器、定值电阻、电流表串联,电压表测定值电阻两端电压;
(2)通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比,应控制电阻不变,改变电压,并记录电流表的示数;为了得到普遍的规律,应多次测量. 【解答】解:
(1)探究电流与电压的关系中,变阻器、定值电阻、电流表串联,电压表测定值电阻两端电压;如图所示:
;
(2)实验步骤:
①根据电路图,连接实物图;
②实物图连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,记录此时的电流值和电压值; ③移动滑片到另一位置,记录此时的电流值和电压值; ④继续移动滑片到另一位置,记录此时的电流值和电压值;
⑤根据记录的数据,在坐标轴中做出电压和电流的图象,根据图象分析通过导体的电流与这段导体两端的电压的关系.
10.小金在实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律.
(1)当小金将三个元件移动到图示位置时,光品上出现了清晰的像,请你根据此现象回答下列问题:光屏上像的性质为 倒立、等大的实像 ,并推算出焦距为 20.0 厘米.
(2)保持蜡烛和凸透镜位置不变,小金换了个凸透镜继续试验,并使透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者高度相同,但在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法在屏上成像(光具座足够长),请你帮助小金分析产生此现象的原因 物距小于焦距 .
【考点】B7:凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】(1)当物距等于像距时,成倒立等大的实像. (2)物距小于焦距,成了虚像,不能成在光屏上.
【解答】解:(1)由图可知,此时的u=40.0cm=v,则u=2f,f=20.0cm;此时成的是倒立、等大的实像;
(2)透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者高度相同,光具座也足够长,故光屏上不成像的原因是物距小于焦距,凸透镜成的是虚像,虚像不能被光屏承接. 故答案为:(1)倒立、等大的实像;20.0;(2)物距小于焦距.
四、解答题(共3小题,满分19分)
11.如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图,开始小金先抓住转轴合上开关,观察小灯泡的亮度,接着放开转轴让电动机转动,继续观察小灯泡亮度的变化(已知:小灯泡的电阻为R,电动机线圈电阻为r,电源电压为U),由此请你回答: (1)在电动机未转动时,t时间内电流在电路中产生的热量为
(填写表达式);
(2)在电动机转动时,电流所做的功 大于 电流在电路中产生的热量(选填“大于”“等于”或“小于”); (3)小金判断电动机转动后小灯泡会更亮,你认为小金的判断正确吗?并根据学过的知识给以解释.
【考点】JI:焦耳定律的计算公式及其应用;J3:电功的计算;JE:实际功率.
【分析】(1)在电动机未转动时,该电路为两个电阻串联的电路,根据焦耳定律的公式写出表达式; (2)(3)在电动机转动时,消耗的电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能.
【解答】解:(1)在电动机未转动时,该电路为两个电阻串联的电路,则此时电路中的电流为:I=根据焦耳定律可知,t时间内电流在电路中产生的热量即电流所做的功为: W=Q=UIt=U
t=
;
;
(2)在电动机转动时,电流所做的功主要有两个利用:一个是转化为电动机的机械能,另一个是转化为灯泡和电动机的内能;故电流在电路中产生的热量要小于电流所做的功;
(3)电动机转动后,电动机会消耗一部分能量,使得电功转化而成的内能减小,故灯泡的亮度会变暗,所以小金的判断时错误的. 故答案为:(1)
;(2)大于;(3)错误;=
;电动机转动后,电动机会消耗一部分能量,使
得电功转化而成的内能减小,故灯泡的亮度会变暗.
12.小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力杆,他将一段密度为0.5×103千克/米3,粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示,这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2,其上面可以作为秤盘(g=10牛/千克),问: (1)质量为0的刻度线的位置在哪里?
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少?
【考点】8S:物体的浮沉条件及其应用.
【分析】(1)根据m=ρV算出物体的质量即质量为0的刻度线的位置; (2)算出距离上表面10厘米排开水的质量减去木料的质量就是对应的质量. 【解答】解:(1)木料的体积:V=Sh=0.1m2×0.4m=0.04m3, 由ρ=得
木料的质量为:m0=ρV=0.5×103kg/m3×0.04m3=20kg;
木料处于漂浮状态,浮力等于和重力即F浮=G=mg=20kg×10N/kg=200N, 排开水得体积为:V排=没入水中的高度:h0=
=
=
=0.2m,
=0.02m3,
因为物体上没有放物体,故浮力秤的0刻度线为0.2m;
F′浮=ρ水gV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(2)距离上表面10厘米处时,浮力秤的浮力为:(0.4m﹣0.1m)×0.1m2=300N,
物体的重力为:G物=F′浮﹣F浮=300N﹣200N=100N, 物体的质量为:m物=
=
=10kg.
答:(1)质量为0的刻度线的位置在0.2m处;
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为10kg.
13.图甲为热敏电阻的R﹣t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路,继电器线圈的电阻为150欧,当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合,为继电器线圈供电的电池的电压为6伏,图中的“电源”是恒温箱加热器的电源.
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