轻质量金属导轨CD长2m,可绕C点转动,固定均匀电阻杆AB与CD平行,每米阻值为10Ω,AB、CD通过导线与电...
问题详情:
轻质量金属导轨CD长2m,可绕C点转动,固定均匀电阻杆AB与CD平行,每米阻值为10Ω,AB、CD通过导线与电路相连,导轨D端通过绳子,滑轮与质量为3.5kg的重物M相连,一**轻质金属片垂直连接在AB、CD间且接触良好,并与质量为7kg的绝缘滑块Q粘连。已知:电源电压12V,灯泡规格“4V 1.6W”。闭合开关S,若滑块Q从C开始以0.2m/s的速度匀速向D运动,当M刚要离开地面时,灯L恰好正常发光。(不计导轨CD及滑片P的电阻,忽略温度对灯泡电阻的影响,忽略绳重,滑片P的*力及一切摩擦,g取10N/kg)
(1)为了保*物体M不离开地面,滑块Q最多只能运动多长时间?
(2)定值电阻R0的阻值是多大?
(3)滑块Q从C开始运动,当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,物体M对地面的压力为多少?
【回答】
(1)为了保*物体M不离开地面,滑块Q最多只能运动5s;
(2)定值电阻R0的阻值是10Ω;
(3)滑块Q从C开始运动,当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,物体M对地面的压力为15N。
【解析】:(1)设物体M的力臂为L1时恰好离开地面,
根据杠杆平衡条件可得:Mg×L=mg×L1,
解得:L11m,
由v可得,滑块运动的时间:
t5s;
(2)灯泡正常发光时的电压UL=4V,功率PL=1.6W,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,灯泡正常发光时电路中的电流:
I0.4A,
电阻杆连入电路的电阻值:
R1=(L﹣L1)r=(2m﹣1m)×10Ω/m=10Ω,
由I可得,电路中的总电阻和灯泡的电阻分别为:
R总30Ω,RL10Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,定值电阻R0的阻值:
R0=R总﹣RL﹣R1=30Ω﹣10Ω﹣10Ω=10Ω;
(3)当滑块Q位于C点时,电阻杆接入电路中的电阻:
R1′=Lr=2m×10Ω/m=20Ω,
则电路中的电流:
I′0.3A,
此时电压表的示数:
U0=I′R0=0.3A×10Ω=3V,
当电压表示数比Q在C点时的示数大0.5V时,即3.5V时电路中的电流:
I″0.35A,
此时电路中的总电阻:
R总Ω,
此时电阻杆接入电路中的电阻:
R1″=R总﹣R0﹣RLΩ﹣10Ω﹣10ΩΩ,
电阻杆接入电路的长度:
L2m,
滑块的力臂:
L3=L﹣L2=2mmm,
由杠杆的平衡条件可得:mg×L3=F×L,
解得:F20N,
物体M处于平衡状态,受到竖直向上的拉力和支持力等于竖直向上的重力,
则物体M受到的支持力:
F支持=GM﹣F=Mg﹣F=3.5kg×10N/kg﹣20N=15N,
因物体M受到的支持力和对地面的压力是一对平衡力,
所以,物体M对地面的压力F压=F支持=15N。
知识点:九年级下
题型:计算题