2020年浙江省宁波市镇海区中考物理一模试卷含解析
展开A.火箭升空利用了力的作用是相互的
B.火箭加速升空过程中,推力和阻力是一对平衡力
C.进入预定轨道后,中星6C通信卫星相对地球是静止的
D.卫星巨大的太阳翼能够提供超强电流,将太阳能转化为电能
2.如图,成都锦江之上,夜色中的安顺廊桥流光溢彩,让游人流连忘返。下列说法错误的是( )
A.小张看到桥在水中的倒影,是因为光从水中射入空气,再进入小张的眼睛
B.小郑取下近视眼镜,看到廊桥变模糊了,是因为廊桥的像成在了视网膜的前面
C.小陈拿出携带的放大镜观看远处的廊桥,看到了廊桥倒立的像,这个像是实像
D.小李用手指组成方框“取景”,方框离眼睛越远,“取景”范围越小,是因为光沿直线传播
3.在科学的学习中,我们常会用到一些科学研究方法,如“控制变量法”“等效替代法”“类比法”“理想模型法”“转换法”等。在下面几个实例中,对采用的主要研究方法判断正确的是( )
A.研究磁场性质时,用磁感线来描述磁场的分布,采用的是等效替代法
B.通过铁钉陷入沙子中的深度反映压力的作用效果,采用的是控制变量法
C.研究手电筒工作原理时,绘制电路图,采用的是理想模型法
D.将正在发声的音叉与水面接触,水花四溅表明音叉在振动,采用的是类比法
4.如图甲,R1为定值电阻,Rp为滑动变阻器,闭合开关,Rp的滑片从一端移动到另一端,得到电压与电流图象如图乙,下列说法正确的是( )
A.R1阻值为1.8Ω
B.电路消耗的最小功率为0.2W
C.当 Rp总阻值的接入电路时,它与定值电阻消耗的功率之比为5:6
D.当电流为0.4A时,R1与Rp连入电路的阻值之比为2:1
二、填空题(本题共3小题,每空2分,共36分)
5.如图所示,用细线悬挂的磁体AB,磁极未知,当闭合电路开关S后,磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥,则B端是磁体的 极,断开开关S,磁体静止时,B端会指向地理的 (选填“北方”或南方”)。
6.如图所示,轻质杠杆OB可绕固定轴O自由转动(AB=2AO)。将棱长为10cm的正方体合金块,用轻绳挂在A点处,合金的质量是9kg,在B点施加竖直向上的力F1= 时,杠杆在水平位置平衡,此时合金块对水平地面的压强恰好为0.若撤去F1,在B点施加力F2=52N的力时,合金块对地面的压强为 Pa。
7.如图是甲、乙两种液体的质量与体积关系图象,将相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器a和b中,待木块静止时,两容器液面相平,请回答下列问题。
(1)b容器盛的是 液体;
(2)木块在a容器内排开液体的质量 木块在b容器内排开液体的质量。(填“>”“<”或“=”)
(3)a容器底部收到液体压强 b容器底部收到液体压强。(填“>”“<”或“=”)
三、实验探究题(本题共2小题,每空3分,共39分)
8.在“探究凸透镜成像特点”的实验中,将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处不动,移动蜡烛和光屏至如图所示位置时,光屏上承接到清晰的像。
(1)该凸透镜的焦距为 cm。
(2)将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间适当位置,此时应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动,才能再次承接到清晰的像。
(3)取走镜片,将蜡烛向左移动一段距离后,应将光屏移至 (选填序号)范围内才能承接到清晰的像。
A.50~65cm
B.65~80cm
C.80~95cm
9.某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于 端(选填“A”或“B);
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为 W,变阻器接入电路的阻值为 Ω。
(4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她又找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是 V。
四、解答题(各6分,)
10.某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时,把1kg水从20℃加热到100℃用时7min,已知c水=4.2×103J/(kg•℃),求:
(1)水吸收的热量;
(2)电热水壶的热效率。
11.如图所示,春游时小科坐在船上用力推另一只小船,结果两船向相反的方向运动。请写出两个与此现象相关的物理知识:
(1)甲乙两船的运动方向是 ;
(2)请你对此现象做出解释。
12.如图甲所示的装置,电源电压U=10V保持不变,R2=12Ω,导电性能良好的金属弹簧和金属指针P的电阻和重力均不计,金属块A的重力G1=10N.R1是一根水平放置的料细均匀、总长L=1m的金属棒,其电阻随长度均匀变化,总电阻为8Ω,两端都被固定在绝缘支架上,它对指针P无压力,且接触良好。绝缘板B重G2=20N,当它从金属块A和地面间被抽出时,它的上下表面分别与A和地面之间产生的摩擦力为f1和f2,且均为接触面间压力的0.2倍。当P置于金属棒左端a点时弹簧恰好处于原长。
(1)当P置于金属棒的左端a点时,电流表的示数I1为多少?
(2)用水平拉力F将B从A与地面之间匀速抽出,当金属块保持静止时求弹簧拉力F1、和水平拉力F的大小。
(3)用水平向右的拉力拉动金属块A,使指针P逐渐从最左端a点向右移动,直至运动到b点,试求出电流表的示数I和指针P移动的距离x之间的关系式,并完成﹣x的图象。
2020年浙江省宁波市镇海区中考物理一模试卷
参考答案与试题解析
一.选择题(本题共4小题,第1~2小题,每题4分,第3~4小题,每题3分,共14分.请选出每小题中一个符合题意的选项,不选、错选均不得分)
1.2019年3月10日,长征三号乙运载火箭成功将中星6C通信卫星送入太空,中星6C卫星是一颗用于广播和通信的地球同步卫星,图是火箭发射时的场景。下列说法不正确的是( )
A.火箭升空利用了力的作用是相互的
B.火箭加速升空过程中,推力和阻力是一对平衡力
C.进入预定轨道后,中星6C通信卫星相对地球是静止的
D.卫星巨大的太阳翼能够提供超强电流,将太阳能转化为电能
【分析】(1)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
(2)二力平衡的条件是:作用在同一物体上,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,物体受平衡力时,处于静止或匀速直线运动状态;
(3)运动和静止是相对的。判断一个物体的运动状态,关键是看被研究的物体与所选的标准,即参照物之间的相对位置是否发生了改变,如果发生改变,则物体是运动的;如果未发生变化,则物体是静止的;
(4)太阳能电池板实现了将太阳能转化为电能。
【解答】解:A、火箭升空时,向后喷出高温高压的燃气,利用了反冲力,说明物体间力的作用是相互的,故A正确;
B、火箭加速升空,受到的不是平衡力,受平衡力时应做匀速直线运动,故B错误;
C、中星6C通信卫星进入预定轨道后,与地球的相对位置不再发生改变,因此相对于地球是静止不动的,故C正确;
D、太阳翼工作时将太阳能转化为电能,故D正确。
故选:B。
2.如图,成都锦江之上,夜色中的安顺廊桥流光溢彩,让游人流连忘返。下列说法错误的是( )
A.小张看到桥在水中的倒影,是因为光从水中射入空气,再进入小张的眼睛
B.小郑取下近视眼镜,看到廊桥变模糊了,是因为廊桥的像成在了视网膜的前面
C.小陈拿出携带的放大镜观看远处的廊桥,看到了廊桥倒立的像,这个像是实像
D.小李用手指组成方框“取景”,方框离眼睛越远,“取景”范围越小,是因为光沿直线传播
【分析】(1)根据光的反射知识分析桥在水中的倒影即可对A作出判断;
(2)近视眼是因为晶状体太厚或眼球太长,像成在视网膜的前方;
(3)根据物距和像距的关系,然后利用凸透镜成像规律及其应用即可得出结论。
(4)根据光沿直线传播原理,将眼看作一个点,通过做光路图来判断所看到景物范围的大小变化。
【解答】解:A、小张看到桥在水中的倒影,是因为桥反射的光经水面反射,进入小张的眼睛,故A错误;
B、小郑取下近视眼镜,看到廊桥变模糊了,是因为小郑近视,晶状体太厚,廊桥的像成在了视网膜的前面,故B正确;
C、小陈拿出携带的放大镜观看远处的廊桥,放大镜是凸透镜,此时u>2f,成倒立缩小的实像,可以看到了廊桥倒立的像,这个像是实像,故C正确;
D、由于光沿直线传播,当眼镜向方框远离时,从B点靠近到A点时,所看外面景物范围的大小变化如图:
因此,看到外面的景物范围逐渐变大,方框离眼睛越远,“取景”范围越小,故D正确;
故选:A。
3.在科学的学习中,我们常会用到一些科学研究方法,如“控制变量法”“等效替代法”“类比法”“理想模型法”“转换法”等。在下面几个实例中,对采用的主要研究方法判断正确的是( )
A.研究磁场性质时,用磁感线来描述磁场的分布,采用的是等效替代法
B.通过铁钉陷入沙子中的深度反映压力的作用效果,采用的是控制变量法
C.研究手电筒工作原理时,绘制电路图,采用的是理想模型法
D.将正在发声的音叉与水面接触,水花四溅表明音叉在振动,采用的是类比法
【分析】①通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法;
②物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法;
③控制变量法:物理学中对于多变量的问题,常常采用控制变量的方法,把多因变量的问题变成多个单变量的问题;每一次只改变其中的某一个变量,而控制其余几个变量不变,从而研究被改变的这个变量对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决的方法;
④类比法也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法;
⑤等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。
【解答】解:A、研究磁场时,为形象地描述磁场的特点和分布规律,引入“磁感线”,采用的是模型法。故A错误;
B、压力的作用效果不能直接观察,通过铁钉陷入沙子中的深度反映压力的作用效果,采用的是转换法。故B错误;
C、研究手电筒工作原理时,绘制电路图,可以简洁直观明确电路连接关系,采用的是理想模型法。故C正确;
D、研究声音的产生时,将发声的音叉与水面接触,水花四溅表明音叉在振动,采用的是转换法。故D错误。
故选:C。
4.如图甲,R1为定值电阻,Rp为滑动变阻器,闭合开关,Rp的滑片从一端移动到另一端,得到电压与电流图象如图乙,下列说法正确的是( )
A.R1阻值为1.8Ω
B.电路消耗的最小功率为0.2W
C.当 Rp总阻值的接入电路时,它与定值电阻消耗的功率之比为5:6
D.当电流为0.4A时,R1与Rp连入电路的阻值之比为2:1
【分析】定值电阻R1和滑动变阻器RP串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。
(1)当滑片位于左端时,接入电路中的电阻为0,此时电流表和电压表的示数最大,根据图乙读出电源的电压和电路中的电流,根据欧姆定律求出R1的阻值;
(2)当滑片位于右端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电压表的示数最小,根据图乙读出电路中的最小电流和R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值,利用P=UI求出电路消耗的最小功率;
(3)当Rp总阻值的接入电路时,根据串联电路的电流特点和P=UI=I2R求出Rp与定值电阻消耗的功率;
(4)当电流为0.4A时,根据欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的串联求出Rp连入电路的阻值,进一步得出R1与Rp连入电路的阻值之比。
【解答】解:
由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器RP串联,电流表测电路中的电流,电压表测R1两端的电压。
(1)当滑片位于左端时,接入电路中的电阻为0,此时电流表和电压表的示数最大,
由图乙可知,电源的电压U=3V,电路中的电流I=0.6A,
由I=可得,R1的阻值:
R1===5Ω,故A错误;
(2)当滑片位于右端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电压表的示数最小,
由图乙可知,电路中的最小电流I′=0.2A,R1两端的电压U1=1V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
UP=U﹣U1=3V﹣1V=2V,
则滑动变阻器的最大阻值:
RP===10Ω,
电路消耗的最小功率:
P小=UI′=3V×0.2A=0.6W,故B错误;
(3)因串联电路中各处的电流相等,
所以,当Rp总阻值的接入电路时,Rp与定值电阻消耗的功率:=====,故C错误;
(4)当电流为0.4A时,电路的总电阻:
R总===7.5Ω,
Rp连入电路的阻值:
RP″=R总﹣R1=7.5Ω﹣5Ω=2.5Ω,
所以,R1与Rp连入电路的阻值之比R1:RP″=5Ω:2.5Ω=2:1,故D正确。
故选:D。
二、填空题(本题共3小题,每空2分,共36分)
5.如图所示,用细线悬挂的磁体AB,磁极未知,当闭合电路开关S后,磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥,则B端是磁体的 N 极,断开开关S,磁体静止时,B端会指向地理的 北方 (选填“北方”或南方”)。
【分析】根据安培定则和磁极间的相互作用规律判断磁体的极性;根据地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近,可判断静止时磁体的指向。
【解答】解:当闭合电路并关S后,电流从螺线管右端流入,左端流出,根据安培定则可知,螺线管左端为N极,右端为S极,
由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥,根据同名磁极相互排斥可知,B端是磁体的N极;
由于地磁的N极在地理的南极附近,地磁的S极在地理的北极附近,由于受地磁场的影响,磁体静止时,B端(N极)会指向地理的北方。
故答案为:N;北方。
6.如图所示,轻质杠杆OB可绕固定轴O自由转动(AB=2AO)。将棱长为10cm的正方体合金块,用轻绳挂在A点处,合金的质量是9kg,在B点施加竖直向上的力F1= 30N 时,杠杆在水平位置平衡,此时合金块对水平地面的压强恰好为0.若撤去F1,在B点施加力F2=52N的力时,合金块对地面的压强为 1200 Pa。
【分析】(1)A点对杠杆的拉力,即为合金块的重力,再利用G=mg求出阻力,根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2求出的大小F1;
(2)根据直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半(即杠杆OB长度的一半);
分析物体合金块所受的力,画出示意图,合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力,在这几个力的作用下处于静止状态;
根据合金块对地面的压强,可求出其对地面的压力,则等于地面对物体的支持力,从而根据示意图列出各力之间的关系,代入数据便可求出拉力的大小;
再根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2,将已知数据代入,便可求出F2的大小。
【解答】解:(1)阻力:F2=G=mg=9kg×10N/kg=90N,
杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0;对合金块进行受力分析可知,此时合金块受到竖直向下的重力和细绳对它竖直向上的拉力,并且这两个力是一对平衡力,根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2可得,G•OA=F1•OB,
即90N×OA=F1×3OA,
F1=30N;
(2)如图所示:
从图中可以看出,OBC为直角三角形,而直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半,故拉力F2的力臂为:L2=OB,
撤去F1,在B点施加F2时,对合金块进行受力分析可知,此时合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力,如图所示:
因此作用在杠杆上的力为FA,根据杠杆平衡条件:F2L2=FAOA,
即52N×OB=FA×OB,
解得FA=78N,
则物体对地面的压力:F=FN=G﹣FA=90N﹣78N=12N,
合金块对地面的压强:p===1200Pa。
故答案为:30;1200。
7.如图是甲、乙两种液体的质量与体积关系图象,将相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器a和b中,待木块静止时,两容器液面相平,请回答下列问题。
(1)b容器盛的是 乙 液体;
(2)木块在a容器内排开液体的质量 = 木块在b容器内排开液体的质量。(填“>”“<”或“=”)
(3)a容器底部收到液体压强 > b容器底部收到液体压强。(填“>”“<”或“=”)
【分析】(1)由图象得出甲、乙的密度关系,根据物体的浮沉情况判断出物体密度与液体a、b的密度关系;
(2)由于是同一块木块,根据物体的浮沉条件判断排开液体的重力与木块的重力的关系,然后即可判断排开液体的质量的大小关系;
(3)由图可知两容器液面相平,然后根据p=ρ液gh得出容器底受到压强的关系。
【解答】解:
(1)由图象可知,体积V相同时,甲的质量大于乙的质量,则根据ρ=可知:ρ甲>ρ乙,
相同木块在a、b中都处于漂浮,则所受浮力F浮a=F浮b=G木,
根据F浮=ρ液gV排可得:ρagV排a=ρbgV排b;
由图可知:V排a<V排b;所以,ρa>ρb;
所以,由此可知:a容器盛的是甲液体,b容器盛的是乙液体;
(2)因F浮a=F浮b,所以由阿基米德原理可知:G排a=G排b,则:m排a=m排b;
(3)由于两容器中液面相平,且ρa>ρb,根据p=ρ液gh可知,a容器底部受到液体的压强大。
故答案为:(1)乙;(2)=;(3)>。
三、实验探究题(本题共2小题,每空3分,共39分)
8.(9分)在“探究凸透镜成像特点”的实验中,将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处不动,移动蜡烛和光屏至如图所示位置时,光屏上承接到清晰的像。
(1)该凸透镜的焦距为 15 cm。
(2)将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间适当位置,此时应将光屏向 左 (选填“左”或“右”)移动,才能再次承接到清晰的像。
(3)取走镜片,将蜡烛向左移动一段距离后,应将光屏移至 B (选填序号)范围内才能承接到清晰的像。
A.50~65cm
B.65~80cm
C.80~95cm
【分析】(1)根据u=2f时,成倒立、等大的实像,可求得焦距;
(2)凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线具有发散作用;近视眼用凹透镜矫正,远视眼用凸透镜矫正。
(3)根据成像特点及物距、像距与焦距的关系分析。
【解答】解:(1)根据图可知,烛焰距凸透镜50cm﹣20cm=30cm时,移动光屏至某一位置,在光屏上得到一等大清晰的像,说明此时满足80cm﹣50cm=30cm=u=2f,所以f=15cm;
(2)将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间适当位置,对光线能够起到提前会聚的作用,此时应将光屏向左移动,才能再次承接到清晰的像。
(3)取走镜片,将蜡烛向左移动一段距离后,此时物距大于2倍焦距,像距应在2倍焦距与1倍焦距之间,凸透镜在50cm处,应将光屏移至65~80cm 范围内才能承接到清晰的像。故选B。
故答案为:(1)15;(2)左;(3)B。
9.某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于 A 端(选填“A”或“B);
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为 0.4 W,变阻器接入电路的阻值为 20 Ω。
(4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她又找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是 2 V。
【分析】(1)根据电源电压为6V,定值电阻为10Ω,由欧姆定律求出电路的最大电流确定电流表选用小量程与灯串联;
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于阻值最大处;
(3)根据P=I12R1求出定值电阻消耗的功率;
根据串联电路的规律及欧姆定律得出变阻器接入电路的阻值;
(4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,当用20Ω的最大电阻时,变阻器连入电路的电阻也最大(电压表示数最小),
根据串联电路的规律和分原理得出定值电阻两端电压的最小预设值。
【解答】解:(1)电源电压为6V,定值电阻为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为:
I===0.6A,故电流表选用小量程与灯串联,如下所示:
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于阻值最大处的A端;
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为:
P=I12R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W;
根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器接入电路的阻值为:
R滑=﹣R1=﹣10Ω=20Ω。
(4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,当用20Ω的最大电阻时,变阻器连入电路的电阻也最大(电压表示数最小),
根据串联电路的规律和分原理有:
=,
即=,
则定值电阻两端电压的最小预设值是:
UV=2V。
故答案为:(1)如上所示;(2)A;(3)0.4;20;(4)2。
四、解答题(各6分,)
10.某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时,把1kg水从20℃加热到100℃用时7min,已知c水=4.2×103J/(kg•℃),求:
(1)水吸收的热量;
(2)电热水壶的热效率。
【分析】(1)知道水的比热容、质量、初温和末温,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水所吸收的热量;
(2)电热水壶正常工作时的功率和额定功率相等,根据W=Pt求出消耗的电能,再根据η=×100%求出该电热水壶的热效率。
【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J。
(2)工作时间t=7min=420s,
电热水壶正常工作7min消耗的电能:
W=Pt=1000W×420s=4.2×105J,
则电热水壶的热效率:
η=×100%=×100%=80%。
答:(1)水吸收的热量为3.36×105J;
(2)电热水壶的热效率为80%。
11.如图所示,春游时小科坐在船上用力推另一只小船,结果两船向相反的方向运动。请写出两个与此现象相关的物理知识:
(1)甲乙两船的运动方向是 两船向相反的方向运动 ;
(2)请你对此现象做出解释。
【分析】联系所学知识,可从物体间力的作用是相互的,力的作用效果:可以改变物体的运动状态和形状。
【解答】解:小科坐在船上用力推另一只小船,给了另一只船一个作用力,另一只船同时也给了他坐的船一个反作用力,结果两船向相反的方向运动,说明物体间力的作用是相互的;
小科用力推另一只小船,小船由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态。
故答案为:(1)两船向相反的方向运动;(2)小科坐在船上用力推另一只小船,给了另一只船一个作用力,另一只船同时也给了他坐的船一个反作用力,结果两船向相反的方向运动,说明物体间力的作用是相互的;小科用力推另一只小船,小船由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态。
12.如图甲所示的装置,电源电压U=10V保持不变,R2=12Ω,导电性能良好的金属弹簧和金属指针P的电阻和重力均不计,金属块A的重力G1=10N.R1是一根水平放置的料细均匀、总长L=1m的金属棒,其电阻随长度均匀变化,总电阻为8Ω,两端都被固定在绝缘支架上,它对指针P无压力,且接触良好。绝缘板B重G2=20N,当它从金属块A和地面间被抽出时,它的上下表面分别与A和地面之间产生的摩擦力为f1和f2,且均为接触面间压力的0.2倍。当P置于金属棒左端a点时弹簧恰好处于原长。
(1)当P置于金属棒的左端a点时,电流表的示数I1为多少?
(2)用水平拉力F将B从A与地面之间匀速抽出,当金属块保持静止时求弹簧拉力F1、和水平拉力F的大小。
(3)用水平向右的拉力拉动金属块A,使指针P逐渐从最左端a点向右移动,直至运动到b点,试求出电流表的示数I和指针P移动的距离x之间的关系式,并完成﹣x的图象。
【分析】由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)当P置于金属棒的左端a点时,接入电路中的电阻最大,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中电流表的示数;
(2)用水平拉力F将B从A与地面之间匀速抽出,当金属块保持静止时,根据f1=0.2G1求出金属块A下表面受到水平向右的摩擦力,金属块静止处于平衡状态,受到水平向左弹簧拉力和水平向右的摩擦力是一对平衡力,二力大小相等;金属块A下表面受到水平向右的摩擦力和A对B水平向左的摩擦力是一对相互作用力,二力大小相等,根据f2=0.2(G1+G2)求出绝缘板B受到地面水平向左的摩擦力,对B受力分析可知,受到水平向左A对B的摩擦力和地面的摩擦力、水平向右的拉力作用处于平衡状态,根据物体平衡时合力为零求出水平拉力F的大小;
(3)R1是一根水平放置的料细均匀、总长L=1m的金属棒,其电阻随长度均匀变化,总电阻为8Ω,据此表示出指针P移动的距离为x时R1接入电路中的电阻,根据电阻的串联和欧姆定律表示出此时电路中的电流,然后求出x的值为0、0.2m、0.4m、0.6m、0.8m、1m时电路中的电流,然后得出的值,利用描点法做出﹣x的图象。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流。
(1)当P置于金属棒的左端a点时,接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中电流表的示数:
I1===0.5A;
(2)用水平拉力F将B从A与地面之间匀速抽出,当金属块保持静止时,
金属块A下表面受到水平向右的摩擦力:
f1=0.2G1=0.2×10N=2N,
因金属块静止处于平衡状态,受到水平向左弹簧拉力和水平向右的摩擦力是一对平衡力,
所以,弹簧拉力F1=f1=2N;
因金属块A下表面受到水平向右的摩擦力和A对B水平向左的摩擦力是一对相互作用力,
所以,A对B水平向左的摩擦力f1′=f1=2N,
绝缘板B受到地面水平向左的摩擦力:
f2=0.2(G1+G2)=0.2×(10N+20N)=6N,
对B受力分析可知,受到水平向左A对B的摩擦力和地面的摩擦力、水平向右的拉力作用处于平衡状态,
所以,由物体平衡时合力为零可得:
F=f1′+f2=2N+6N=8N;
(3)因R1是一根水平放置的料细均匀、总长L=1m的金属棒,其电阻随长度均匀变化,总电阻为8Ω,
所以,指针P移动的距离为x时,R1接入电路中的电阻:
R1′=R1=×8Ω=8Ω﹣8xΩ/m,
此时电路中的电流:
I===,
当x=0时,I==0.5A,=2A﹣1,
当x=0.2m时,I==,=1.84A﹣1,
当x=0.4m时,I==,=1.68A﹣1,
当x=0.6m时,I==,=1.52A﹣1,
当x=0.8m时,I==,=1.36A﹣1,
当x=1m时,I==,=1.2A﹣1,
利用描点法作图,﹣x的图象如下所示:
答:(1)当P置于金属棒的左端a点时,电流表的示数I1为0.5A;
(2)弹簧拉力F1大小为2N,水平拉力F的大小为8N;
(3)电流表的示数I和指针P移动的距离x之间的关系式为I=,其﹣x的图象如上图所示。
型号
xx
额定电压
220V
额定功率
1000W
频率
50Hz
型号
xx
额定电压
220V
额定功率
1000W
频率
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