一绝缘细绳的一端与可绕O点转动的轻质杠杆的E端相连,另一端绕过滑轮D与C与滑动变阻器的滑片P相连;B为一可导电的轻质弹簧,如图所示接入电路中,一端通过绝缘绳固定在地面上,另一端与滑片P相连;一人站在地面上拉住与杠杆H端相连的细绳.已知电源电压为8V,灯泡标有“6V、3W”字样,人的质量为70kg,人与地面的接触面积为150cm2,EO:HO=2:5.当开关S闭合、人对绳子拉力最小时,电流表的示数为,且滑片刚好位于滑动变阻器R的a端;当人对绳子拉力最大时,电流表示数为,且I1:I2=2:1,滑动变阻器的阻值与弹簧所受拉力的关系如下表所示:
| R/Ω | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | … |
| F/N | 0.5 | 50.5 | 100.5 | 150.5 | 200.5 | 250.5 | 300.5 | 350.5 | … |
A.人的拉力最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是12Ω
B.物体A的质量是60kg
C.人的拉力最大时,人对地面的压强是3.5×104Pa
D.当灯泡正常发光时,物体A对地面的压力是400N
试题答案
C
试题解析
(1)根据灯泡的铭牌结合和电功率公式可计算灯泡的电阻,人拉力最小时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,根据欧姆定律计算此时的电流,根据I1:I2=2:1可知人拉力最大时的电流,根据串联电路电阻规律进一步计算滑动变阻器接入电路的阻值.
(2)从表中可知人的拉力最小或最大时弹簧所受拉力,最小时绳子仅用于提起了动滑轮,最大时则仅用于动滑轮和物体,根据动滑轮的实质计算物体A所受重力,根据重力公式可计算物体A的质量是多少.
(3)根据杠杆平衡条件可计算拉力最大时人对绳的拉力为F,根据压强公式可计算人的拉力最大时人对地面的压强是多少.
(4)根据电功率公式计算灯泡正常发光时电路中的电流,根据欧姆定律计算滑动变阻器接入的电阻,查表得此时绳子的拉力,进一步计算物体A对地面的压力.
解答:(1)灯泡的电阻:
=12Ω
人拉力最小时,滑动变阻器阻值R1=0,此时电流
;
人拉力最大时的电流:
;
滑动变阻器阻值:
=12Ω;
故A正确;
(2)人的拉力最小时,由R1=0,查表得:F1=0.5N
此时绳子仅用于提起了动滑轮,则动滑轮的重
G动=2F1=2×0.5N=1N;
人的拉力最大时,由R2=12Ω,查表得:F2=300.5N;
物体A所受重力GA=2F2-G动=2×300.5N-1N=600N;
则物体A的质量;
故B正确;
(3)人的拉力最大时,人对绳的拉力为F0,由杠杆平衡条件可知:F0?H0=F2?EO所以
N;
人对地的压强
;
故C错误;
(4)灯泡正常发光时,电路中的电流为
;
滑动变阻器接入的电阻=4Ω,
物体A对地面的压力FA=GA+G动-2F3=600N+1N-2×100.5N=400N.
故D正确.
故选C.
点评:本题涉及的知识点较多,学生要能对欧姆定律,串联电路电阻和电压规律,动滑轮的实质,重力公式,压强公式,杠杆平衡条件,电功率公式及力的合成进行灵活运用,知识系统化是解本题的必备素质.
