Question

【題目】如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一臺(tái)浮力電子秤，其結(jié)構(gòu)由浮力秤和電路兩部分組成，小筒底面積為10cm2，大筒底面積為50cm2，裝有適量水，金屬滑片P固定在托盤下面并隨托盤一起自由滑動(dòng)（滑片質(zhì)量和滑片受到導(dǎo)線的拉力均忽略不計(jì)），定值電阻R0＝8Ω，AB是一根長為20cm的均勻電阻絲，其阻值為20Ω，電源電壓為6V．當(dāng)托盤中不放物體時(shí)，P位于A端，小筒浸入水中5cm（稱量過程中大筒水未溢出），則：R0在電路中的作用是_____，托盤和小筒的總質(zhì)量為_____g，當(dāng)開關(guān)S閉合且在托盤中放入質(zhì)量為100g的物體時(shí)，R0消耗的功率為_____W。

Answer 1

【答案】保護(hù)電路 50 0.72

【解析】

（1）串聯(lián)電路，各電阻起到分壓的作用，從而保護(hù)電路；

（2）根據(jù)漂浮時(shí)，浮力等于重力分析解答；

（3）托盤中放入100g的物體時(shí)，仍然處于漂浮狀態(tài)，浮力仍等于重力，所以增加的浮力等于增加的重力，根據(jù)求出增加的排開水的體積，再根據(jù)V=Sh算出增加的深度；根據(jù)“AB是一根長為20cm的均勻電阻絲，其阻值為20Ω”求出電阻的變化值，得出連入電路的電阻，根據(jù)歐姆定律求出電路的電流，最后根據(jù)算出電阻R0消耗的功率。

（1）當(dāng)滑片P在最下端時(shí)，R的連入電路中的電阻為零，若電路中沒有R0，將會(huì)造成電源短路，故R0在電路中起到保護(hù)電路的作用；

（2）托盤中不放物體時(shí)，小筒浸入水中5cm，排開水的體積為：

；

小桶受到的浮力為：；

托盤和小筒處于漂浮狀態(tài)，浮力等于重力，則托盤和小筒的總重力：；

托盤和小筒的總質(zhì)量為：；

（3）在托盤中放入質(zhì)量為100g的物體時(shí)，托盤和小筒仍處于漂浮狀態(tài)，浮力仍等于重力，所以浮力的增加量等于重力的增加量，即，根據(jù)可得：；

根據(jù)V=Sh可得，增加的浸入深度：；

大筒中水面上升的高度：；

因?yàn)椋?/span>，其中d為小筒向下移動(dòng)的距離，所以小桶向下移動(dòng)的距離：；小桶下降0.08m，此時(shí)滑片下滑，則變阻器連入電路的長度變?yōu)?/span>，根據(jù)題意可知12cm的電阻絲的電阻為12Ω，即；

因?yàn)镽和R0串聯(lián)，由歐姆定律可得，此時(shí)電路的電流為：；

R0消耗的功率：.