28.(7分)小明用如图1的实验装置测量小灯泡电阻,小灯泡的额定电压为4.5V。
(1)连接电路时,开关应 断开 。
(2)请在图1中用笔画线代替导线,完战剩余部分的电路连接(要求:滑片向左移动时,灯变亮)
(3)正确完成电路连接后,闭合开关时,电流表没有示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,则电路故障可能是小灯泡 断路 (选填“短路”或“断路”)
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图2所示,此时电路中的电流为 0.3 A,小灯泡的电阻为 15 Ω
(5)小明还设计了如图3所示的电路,测出了另一小灯泡的额定功率,已知滑动变阻器的最大阻值均为R0,小灯泡的额定电流为I额,请将以下实验步骤补充完整
①只闭合开关S、S1,移动R1的滑片,使电流表示数为I额。
②接着 只闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R2使电流表示数为I额 。
③再将R1的滑片调至最左端,记下电流表的示数I1;将R1的滑片调至最右端,记下电流表的示数I2。 ④写出小灯泡额定功率的表达式:P= I额?
2
。(用R0、I额、I1、I2表示)
【分析】(1)连接电路时,开关应断开。
(2)根据滑片向左移动时灯变亮确定变阻器左下接线柱连入电路中;
(3)若电流表示数为0,灯不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了; (4)根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求出小灯泡的电阻;
(5)此实验的原理是利用等效替代法,测出灯泡的电阻,再通过电功率的变形公式P=IR可计算小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)连接电路时,开关应断开。
(2)滑片向左移动时灯变亮,即电流变大、变阻器接入电路的电阻变小,故变阻器的左下接线柱连入电路中,如下图所示:
2
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(3)正确完成电路连接后,闭合开关时,电流表没有示数,小灯泡不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源两极相连,则电路故障可能是小灯泡断路;
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图2所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,此时电路中的电流为0.3A, 由欧姆定律可得,小灯泡的电阻为: R==
=15Ω;
(5)①只闭合开关S和S1,此时变阻器R1与灯泡串联,调节滑动变阻器R1,使电流表示数为 I额; ②只闭合开关S和 S2,此时两个滑动变阻器串联,保持滑动变阻器R1滑片位置不变,调节滑动变阻器R2,使电流表示数为 I额;
根据等效替代法,则此时R2的电阻等于灯泡的电阻;
③接着将R1的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为 I1,再将 R1的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为 I2。
根据滑片在最左端和最右端电源电压相等,由串联电阻的规律和欧姆定律得:I1R2=I2(R0+R2), R2的电阻为:R2=
;
④该灯泡额定功率的表达式: P=I额?RL=I额?R2=I额?
2
2
2
。
故答案为:(1)断开;(2)如上图所示;(3)断路;(4)0.3;15;(5)②只闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R2使电流表示数为 I额;④I额?五、计算应用题(共25分)
29.(6分)我们在超市购物时,常常使用购物车,己知购物车的质量为10kg,小明用10N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4m,用时4s,求: (1)购物车的重力
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2
。
(2)推力所做的功: (3)推力的功率
【解答】解:(1)购物车的重力G=mg=10kg×9.8N/kg=98N; (2)推力所做的功:W=Fs=10N×4m=40J; (3)推力的功率P==
=10W。
2
30.(9分)如图甲所示,一个底面积为0.04m的薄壁柱形容器放在电子秤上,容器中放着一个高度为0.1m的均匀实心柱体A,向容器中缓慢注水,停止注水后,容器中水的深度为0.1m,电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示,求
(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强; (2)A对容器底部压力恰好为零时,容器对电子秤的压强 (3)停止注水后,A所受的浮力:
(4)停止注水后,将A竖直提高0.01m,A静止时水对容器底的压强
【分析】(1)容器中水的深度为0.06m时,根据p=ρgh求出水对容器底部的压强;
(2)由m=ρV=ρSh可得,m﹣h图象中,图象的斜率表示ρS,比较0~0.06m的斜率和0.06~0.1m的斜率关系判断出当h=0.06m时A对容器底部压力恰好为零,即物体漂浮,读出此时容器的总质量,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等利用p=求出容器对电子秤的压强;
(3)由图乙可知,没有注入水中,柱形容器的总质量,然后求出h=0.06m时容器内水的质量,根据ρ=求出水的体积,利用V水=(S容﹣SA)h1求出A的底面积,根据阿基米德原理求出此时A受到的浮力,物体漂浮后再注入水时A排开水的体积不变,受到的浮力不变;
(4)停止注水后,将A竖直提高0.01m后,设出水下降的高度,根据体积关系求出其大小,然后得出容器内水的深度,根据p=ρgh求出A静止时水对容器底的压强。
【解答】解:(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强: p1=ρ
水
gh1=1.0×10kg/m×10N/kg×0.06m=600Pa;
33
(2)由m=ρV=ρSh可得,m﹣h图象中,图象的斜率表示ρS,
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由图可知,0~0.06m的斜率小于0.06~0.1m的斜率,
所以,当h=0.06m时,A对容器底部压力恰好为零,即物体漂浮,此时容器的总质量m1=2.5kg, 因水平面上物体的压力和自身的重力相等, 所以,容器对电子秤的压强p2=
=
=
=
=625Pa;
(3)由图乙可知,没有注入水中,柱形容器的总质量m0=1.9kg, 当h=0.06m时,容器内水的质量m水=m1﹣m0=2.5kg﹣1.9kg=0.6kg, 由ρ=可得,水的体积V水=
=
=6×10m,
﹣4
3
由V水=(S容﹣SA)h1可得,A的底面积SA=S容﹣此时A受到的浮力F浮=ρ
3
3
=0.04m﹣
2
2
=0.03m,
2
水
gSAh1=1.0×10kg/m×10N/kg×0.03m×0.06m=18N,
因物体漂浮后再注入水时,A排开水的体积不变, 所以,停止注水后,A所受的浮力仍为18N;
(4)停止注水后,将A竖直提高0.01m后,设水下降的高度为△h, 由SA(0.01m+△h)=S容△h,即0.03m×(0.01m+△h)=0.04m×△h, 解得:△h=0.03m,
此时容器内水的深度h′=0.1m﹣0.03m=0.07m, A静止时水对容器底的压强: p3=ρ
水
22
gh′=1.0×10kg/m×10N/kg×0.07m=700Pa。
33
31.(10分)图甲是温度自动报警器。控制电路中,电源电压U=5V,热敏电阻R2的阻值与温度的关系如图乙所示:工作电路中,灯泡L标有“9V0.3A”的字样,R4为电子嗡鸣器,它的电流达到某一固定值时就会发声报警,其阻值R4=10Ω,在R2温度为20℃的情况下,小明依次进行如下操作:闭合开关S1和S2,灯泡L恰好正常发光,此时R0的电功率为P0;将R1的滑片调到最左端时,继电器的衔铁刚好被吸下,使动触点与下方静触点接触:调节R3的滑片,当R3与R4的电压之比U3:U4=4:1时,电子嗡鸣器恰好能发声,此时R0的电功率为P0′,P0′:P0=4:9,已知电源电压,灯丝电阻都不变,线圈电阻忽略不计,求:
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(1)灯泡L的额定功率;
(2)当衔铁刚好被吸下时,控制电路的电流; (3)将报警温度设为50℃时,R1接入电路的阻值; (4)工作电路的电源电压Ux。
【解答】解:(1)灯泡L标有“9V0.3A”的字样,表示灯的额定电压为9V,额定电流为0.3A,则灯的额定功率为:
P=ULIL=9V×0.3A=2.7W;
(2)将R1的滑片调到最左端时,继电器的衔铁刚好被吸下,控制电路为R2的简单电路,控制电路的电流: I=
=
=0.2A;
(3)由图乙知,将报警温度设为50℃时,R2′=10Ω; 根据电阻的串联和欧姆定律有: I=
,即0.2A=
,故R1=15Ω;
(4)在R2温度为20℃的情况下,小明依次进行如下操作:闭合开关S1和S2,R0与灯串联,灯泡L恰好正常发光,灯的电压为9V;此时R0的电功率为P0;
调节R3的滑片,此时R3、R4与R0串联,当R3与R4的电压之比U3:U4=4:1时,电子嗡鸣器恰好能发声,此时R0的电功率为P0′,P0′:P0=4:9, 根据P=
,在R不变时,功率与电压的平方成正比,
故==,
故U0=1.5U0′,
根据欧姆定律,在电阻不变时,电流与电压成正比,故I0=1.5I0′,因I0=0.3A,所以,I0′=0.2A, R3与R4的电压之比U3:U4=4:1,由分压原理,R3:R4=4:1, 故R3=4×10Ω=40Ω;
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2019年广西北部湾经济区中考物理试卷
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