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28. (6分)健身使用的电子握力计模拟电路如图甲所示。将电流表(量程为0~0.6A)改装成握力计。电源电压为18V,定值电阻R₁为10Ω,握力计手柄A端与滑动变阻器R₂的滑片P连接,B端与R₂的b端固定在绝缘支架上。测握力F大小时,滑片在ab之间滑动,握力为零时滑片P处于a端,手柄弹簧处于原长。经过检测与推算,滑动变阻器接入电路的阻值与握力F的大小关系如图乙所示。

(1)在电路安全情况下,计算测量最大握力时R₂的电功率;
(2)若想增大握力计的测量范围。在电路中增加一个阻值为10Ω定值电阻R₃,请判断分析应该将R₃与R₁串联还是并联?在电路安全的情况下,计算改进后握力计测量握力的范围。

(1)在电路安全情况下,计算测量最大握力时R₂的电功率;
(2)若想增大握力计的测量范围。在电路中增加一个阻值为10Ω定值电阻R₃,请判断分析应该将R₃与R₁串联还是并联?在电路安全的情况下,计算改进后握力计测量握力的范围。
答案:
28.解:由图甲可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,握力计串联接入电路中,可知握力计是由电流表改装而成的,测电路中的电流;
(1)由图乙可知,握力越大,R2接人电路的电阻越小,由欧姆定律可知,电路中的电流越大,
因为电流表的量程为0~0.6A,所以在电路安全情况下,电路中的最大电流为0.6A,
由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻R小=
$\frac{U}{I大}$=$\frac{18V}{0.6A}$=30Ω,
由串联电路的电阻特点可知,R2接入电路的电阻R2'=R小−R=30Ω−10Ω=20Ω,
则测量最大握力时R2的电功率
P2=I+²R2'=(0.6A)²×20Ω=7.2W;
(2)由题意可知,电路中的最大电流一定,由欧姆定律可知,电源电压一定时,电路中的最小总电阻一定,
由图乙可知,握力越大,R2接入电路的电阻越小,由串联电路的电阻特点可知,此时应将R3与R串联,
由串联电路的电阻特点可知,此时R2接入电路的最小电阻
R2小=R小−R1−R3=30Ω−10Ω−10Ω=10Ω,
由图乙可知,此时握力为200N,
因此改进后握力计测量握力的范围为0~200N。答:
(1)在电路安全情况下,测量最大握力时R2的电功率为7.2W;
(2)想增大握力计的测量范围应该将R3与R串联,在电路安全的情况下,改进后握力计测量握力的范围为0~200N。
[考点]电功率的综合计算;欧姆定律的应用。
(1)由图乙可知,握力越大,R2接人电路的电阻越小,由欧姆定律可知,电路中的电流越大,
因为电流表的量程为0~0.6A,所以在电路安全情况下,电路中的最大电流为0.6A,
由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻R小=
$\frac{U}{I大}$=$\frac{18V}{0.6A}$=30Ω,
由串联电路的电阻特点可知,R2接入电路的电阻R2'=R小−R=30Ω−10Ω=20Ω,
则测量最大握力时R2的电功率
P2=I+²R2'=(0.6A)²×20Ω=7.2W;
(2)由题意可知,电路中的最大电流一定,由欧姆定律可知,电源电压一定时,电路中的最小总电阻一定,
由图乙可知,握力越大,R2接入电路的电阻越小,由串联电路的电阻特点可知,此时应将R3与R串联,
由串联电路的电阻特点可知,此时R2接入电路的最小电阻
R2小=R小−R1−R3=30Ω−10Ω−10Ω=10Ω,
由图乙可知,此时握力为200N,
因此改进后握力计测量握力的范围为0~200N。答:
(1)在电路安全情况下,测量最大握力时R2的电功率为7.2W;
(2)想增大握力计的测量范围应该将R3与R串联,在电路安全的情况下,改进后握力计测量握力的范围为0~200N。
[考点]电功率的综合计算;欧姆定律的应用。
29. (10分)小双和小茗利用如图所示的装置,设计了探究“二力平衡的条件”实验。

(1)小双设计了如图甲所示的实验,她将系于木块两端的细线分别跨过左右支架上的定滑轮,并在线的两端挂上钩码,使作用在木块上的两个拉力方向相反,定滑轮的作用是
(2)小茗设计了如图乙所示的实验,同学们都认为小茗的实验优于小双的实验。其主要原因是
A. 减少摩擦力对实验结果的影响
B. 小卡片是比较容易获取的材料
C. 容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D. 小卡片容易扭转
(3)在如图乙所示的实验中,若将小卡片扭转一个角度后再释放,这样的操作可以探究二力平衡所需要满足“使物体平衡的两个力必须
(4)若忽略小卡片自身重力,利用图丙装置
(5)在对图乙的实验进行评估时,下列说法最合理的是
A. 应使小卡片静止,便于探究二力平衡的条件
B. 只有左右两边钩码的个数相等时,才能探究二力平衡的条件
C. 若要考虑小卡片自身重力,则此实验不能探究二力平衡的条件
D. 细线拉卡片的力和卡片拉细线的力是一对平衡力
(1)小双设计了如图甲所示的实验,她将系于木块两端的细线分别跨过左右支架上的定滑轮,并在线的两端挂上钩码,使作用在木块上的两个拉力方向相反,定滑轮的作用是
改变力的方向
。(2)小茗设计了如图乙所示的实验,同学们都认为小茗的实验优于小双的实验。其主要原因是
A
。A. 减少摩擦力对实验结果的影响
B. 小卡片是比较容易获取的材料
C. 容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D. 小卡片容易扭转
(3)在如图乙所示的实验中,若将小卡片扭转一个角度后再释放,这样的操作可以探究二力平衡所需要满足“使物体平衡的两个力必须
在同一直线
”的条件。(4)若忽略小卡片自身重力,利用图丙装置
能
(选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。(5)在对图乙的实验进行评估时,下列说法最合理的是
A
。A. 应使小卡片静止,便于探究二力平衡的条件
B. 只有左右两边钩码的个数相等时,才能探究二力平衡的条件
C. 若要考虑小卡片自身重力,则此实验不能探究二力平衡的条件
D. 细线拉卡片的力和卡片拉细线的力是一对平衡力
答案:
29.
(1)改变力的方向
(2)A
(3)在同一直线
(4)能
(5)A
解析:
(1)木块受到的拉力是由钩码的重力产生的,重力的方向竖直向下,使用定滑轮可以改变钩码对物体的拉力的方向。
(2)小茗的实验优于小双实验的原因是在小双的实验中,木块与桌面间的摩擦力会对实验结果产生影响;而小茗的实验中,纸片被悬挂,就消除了摩擦力对实验的干扰,故B、C、D错误,A正确。故选A。
(3)为了探究使物体平衡的两个力是否必须在同一直线上,可用手扭转小卡片,使两个力不在同一条直线上,松手后观察小卡片是否能保持平衡。
(4)因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验。
(5)A.在对图乙的实验进行评估时应使小卡片静止,便于探究二力平衡的条件,故A正确;B.探究二力平衡的条件力的大小时两个力大小有时不同、有时相同,故B错误;C.小卡片自身重力小,则此实验能探究二力平衡的条件,故C错误;D.细线拉卡片的力和卡片拉细线的力是一对相互作用力,故D错误。故选A。
[考点]探究二力平衡的条件;探究二力平衡的反向、共线条件;探究二力平衡实验中的实验设计与改进。
(1)改变力的方向
(2)A
(3)在同一直线
(4)能
(5)A
解析:
(1)木块受到的拉力是由钩码的重力产生的,重力的方向竖直向下,使用定滑轮可以改变钩码对物体的拉力的方向。
(2)小茗的实验优于小双实验的原因是在小双的实验中,木块与桌面间的摩擦力会对实验结果产生影响;而小茗的实验中,纸片被悬挂,就消除了摩擦力对实验的干扰,故B、C、D错误,A正确。故选A。
(3)为了探究使物体平衡的两个力是否必须在同一直线上,可用手扭转小卡片,使两个力不在同一条直线上,松手后观察小卡片是否能保持平衡。
(4)因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验。
(5)A.在对图乙的实验进行评估时应使小卡片静止,便于探究二力平衡的条件,故A正确;B.探究二力平衡的条件力的大小时两个力大小有时不同、有时相同,故B错误;C.小卡片自身重力小,则此实验能探究二力平衡的条件,故C错误;D.细线拉卡片的力和卡片拉细线的力是一对相互作用力,故D错误。故选A。
[考点]探究二力平衡的条件;探究二力平衡的反向、共线条件;探究二力平衡实验中的实验设计与改进。
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