北京市海淀区2005年初三物理二模试卷
本试卷共七大题,满分100分。考试时间120分钟。
一. 单项选择题:下列各小题的四个选项中,只有一个符合题意。(每小题2分,共20分。错选、多选,该小题不得分。)
1. 我国一元硬币的直径最接近于( )
A. B. 2.5mm C. 2.5cm D. 2.5dm
2. 图1中的四幅图中,分别表示近视眼成像情况和校正做法的是( )
A. ②① B. ③① C. ②④ D. ①④
3. 下列几种现象形成的过程,属于凝华的是( )
A. 春天,屋外下起了小雨
B. 夏天的清晨,附着在草叶上的露珠
C. 秋天的早上,弥漫空气中的白雾
D. 冬天的早晨,常常看到草叶上有霜
4. 以下措施不能达到减弱噪声目的的是( )
A. 摩托车上安装消声器
B. 机场工作人员佩戴有耳罩的头盔
C. 街头设置噪声监测仪
D. 高架道路两侧建起透明板墙
5. 如图2所示,当开关闭合后,两盏灯都能亮的电路是( )
6. 关于参照物以下说法正确的是( )
A. 任何情况下,都应选地面为参照物
B. 我们看到月亮在云朵里穿行是以月亮作为参照物
C. 我们看到五星红旗徐徐升起是以旗杆作为参照物
D. 杨利伟在飞船中感觉舱内物体均静止,是以地球为参照物
7. 用同样粗细的镍铬合金制成甲、乙两种长度的电热丝(甲的长度大于乙的长度),如图3所示,每根电热丝都放入一个盛有相等质量水的相同容器内,若不计热损失,通电后水温升高最快的容器是()
8. 如图4所示,各种应用中不是应用大气压强的是( )
9. 在图5中所示的电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表、电流表示数的变化情况是( )
A. 电流表和电压表的示数都变大
B. 电流表和电压表的示数都变小
C. 电流表的示数变小,电压表的示数变大
D. 电流表的示数变大,电压表的示数变小
10. 一个球,先后在盛有不同液体的容器A、B、C、D中保持静止的情况。如图6所示,四个容器中的液体到容器底面的距离相同。哪个容器底面受到的液体压强最大()
二. 多项选择题:下列各小题的四个选项中,符合题意的选项均多于一个。(每小题3分,共6分。错选、多选,该小题不得分,漏选只得2分)
11. 下面四组事物中,连线情况完全正确的是( )
A. 物理量及其单位:
B. 能量转化及其常见实例:
C. 一些装置及其依据的原理:
D. 常见做法及其所要达到的目的:
12. 研究电磁感应现象的实验如图7所示,下列方法中,能产生感应电流的是( )
A. 保持开关S的断开状态,使导体AB在磁极间左右运动
B. 闭合开关S,使导体AB在磁极间上下运动
C. 闭合开关S,使导体AB在磁极间左右运动
D. 闭合开关S,使导体AB在磁极间从左下向右上运动
三. 作图题(总分8分)
13. (1)如图8所示,重40N的物体A,在斜面上静止,用所给的标度画出它所受重力的图示。
(2)如图9所示,是用道钉撬撬起道钉的示意图,画出动力F对支点O的力臂。
(3)工人站在地面上,用图10所示的滑轮组向下用力将木箱A提起,画出滑轮组绕绳情况。
14. (1)如图所示,MN为空气和水的分界面,AO为入射光线,O为入射点,在图11中画出反射光线和折射光线。
(2)在图12中填上适当的透镜。
15. (1)根据图13中小磁针北极的指向,在虚线框中填入电池符号。
(2)如图14是家庭电路的某一部分的示意图,请用笔画线代替导线,把该电路连接完整,并且使之符合安全用电的要求。
四. 填空题(每空1分,总分20分)
16. 美妙的鸟鸣声是由鸟膜的____________产生的。
17. 春天育秧时,为了防止秧苗冻坏,一般是在晚上往秧田里灌水,早上排水,这是利用了水的____________较大的性质。
18. 用砂轮磨刀具,刀具变得烫手。在这个过程中刀具的内能____________(填“增加”“减少”或“不变”)它的内能是通过____________的方式改变的。
19. 在每年“八月桂花遍地开”的旅游季节。游人很远就能闻到桂花芳香。这是一种____________现象,她说明花粉分子________________________。
20. 上海建成我国第一条磁悬浮列车铁路线,列车运行时速可达560km/h。如果乘坐这一时速的磁悬浮列车从上海市内到机场约70km的路程,需____________分钟。
21. 同样湿的衣服,晾在阳光下干得快,晾在树荫下干得慢。这表明液体的____________越高,蒸发越快,被100℃的水蒸汽烫伤往往比100℃的开水烫伤伤得更厉害,这是因为水蒸汽____________(填“蒸发”、“液化”或“凝华”)时会放热。
22. 照相机的镜头相当于一个凸透镜,当镜头的焦距为40cm时,被拍照的人到镜头的距离大于____________cm时,才能在胶片上成一个倒立、缩小的像。
23. 近视眼的矫正,需戴____________透镜的眼镜。
24. 听到熟人讲话时,即使看不见人也能判断出讲话的人是谁,这是因为不同的人发出的声音的____________不同。
25. 手边有一条长1m的均匀镍铬合金丝加在它两端的电压为6V时,通过的电流为0.3A,现需一根5Ω的电阻丝。只要在这根镍铬合金丝上截取____________厘米长的一段就行了。
26. 如图15所示为水位自动控制电路,当水箱内的水位达到金属块A的高度时,(通常水是导体)电路工作情况是________________________。
27. 如图16所示的电路中,若要使电磁铁的磁性更强,应使滑动变阻器的滑片P向____________端移动。
28. 一个实心球重20N,运动时受到空气阻力为2N,那么,当实心球竖直向上运动时所受合力的大小为____________N。
29. 如图17所示,物体A与B用细线连在一起,漂浮在水面上。如甲图,当把绳剪断,B下沉到容器底部,乙图中的水面比甲图中容器的水面下降了10cm,容器的底面积为。则乙图比甲图中容器底所受水的压力减少了____________N。()
30. 有两个同学,用下面的方法来测量小钢球运动的平均速度。
在水平桌面上的一条直线上标出A、B、C三个点,拿一把分度值为1mm的米尺紧靠直线,A、B、C三点在米尺上对应的读数如图所示。
当小钢球贴着米尺运动经过A、B、C三点时,两同学用手表记下了小钢球经过A、B、C三点时对应的时刻,如图18所示。
则小钢球在通过AC这段路程中,平均速度为____________。
31. 如图19是小明家中的电热水器的技术参数表,在小明的倡导下全家节约使用热水,使电热水器在额定电压下,每天加热时间减少20min,那么小明家每天可节约的电能为____________J。
32. 关于电磁波的说法中正确的是____________。(填序号)
(1)电磁波不能在真空中传播。
(2)光波属于电磁波。
(3)微波炉是利用电磁波来加热食品的。
(4)手机和基地台间的信息传递是利用电磁波传递的。
五. 实验探究题(总分20分)
33. 根据图20所示,读出下列测量量得的数值。
(1)如图(甲)所示,小铝块A的长度是____________厘米。
(2)如图(乙)所示,温度计的示数是____________℃。
(3)如图(丙)所示,弹簧测力计的读数是____________N。
34. 为了测量某石块的密度,小兰同学利用一只小玻璃杯,一个量筒和适量的水做了如下的实验:
(1)在量筒内倒入的水。
(2)将小玻璃杯开口向上漂浮在量筒内的水面上,如图21所示此时水面与刻度线相平。
(3)将石块放入小玻璃杯中,让小玻璃杯漂浮在量筒内的水面上,如图21所示,此时水面与的刻度相平。
(4)取出小玻璃杯,将石块沉没在量筒内的水中,此时水面与的刻度线相平。
根据以上数据可知,小玻璃杯的质量为__________kg。石块的体积为___________。石块的密度为___________。
35. 现在手头有一个阻值为40Ω的定值电阻,一个电压约为35V的电源。一个量程只有0~0.6A的电流表,一个最大阻值约为100Ω的滑动变阻器,请设计实验,比较精确地测量一个阻值约为55Ω左右的待测电阻的阻值,要求:
(1)画出电路图。
(2)写出实验步骤及标明需要测量哪些物理量。
(3)用这些测量量,导出待测电阻的表达式。(可以重复组合电路)
36. 小丽同学要验证“在相同的条件下滚动摩擦远小于滑动摩擦”这一结论。请你帮她设计一个实验,来说明这一结论的正确性。
(1)请你写出这次探究所需的器材。
(2)请你写出探究的主要步骤。
(3)请你设计实验记录的表格。
(4)在这次探究的过程中,你所运用的一种主要的科学研究方法是什么?
37. 十七世纪,法国科学家帕斯卡通过实验得出了液体传递压强的规律;加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。这个规律叫帕斯卡定律。
人们根据帕斯卡定律制成了油压千斤顶、水压机、榨油机等液压机。图22甲为液压机的原理图,假设小活塞的横截面积为,加在小活塞上的向下的压力是,那么小活塞对液体的压强。根据帕斯卡定律,这个液体将被大小不变地传递给大活塞。所以大活塞上的压强也等于p,如果大活塞的截面积为,那么在大活塞上产生向上的压力,把代入上式可得:或
(1)简要说明使用液压机的好处?
(2)现在有一个油压千斤顶,有关的尺寸如图22乙所示。如果希望在手柄上用20牛的方向下压时就能在活塞上举起1吨的重物,大活塞的直径至少为多少?
六. 简答题(6分)
38. 初春的早晨,晓丽去农贸市场买蜂蜜,售货员将蜂蜜用勺子盛出,往瓶子里倒。晓丽发现蜂蜜向下流动得比较缓慢,不像流水那样。“咦!淌得这么慢!”售货员笑着说:“我的蜂蜜质量好,太粘了!”晓丽心想:“对了,蜂蜜比水的粘性大。看来,不同的液体粘性的大小不同。可是……为什么在家里倒蜂蜜时好像不是这么粘呢?难道真是如同售货员所说的质量好吗?以前也是在这里买的呀!”
晓丽带着疑惑,走在回家的路上,她想到这样的问题:是否有什么因素使得蜂蜜的粘性有时大有时小呢?也就是说物质的粘性大小与什么因素有关呢?
晓丽百思不得其解。她突然想到:蜂蜜由于粘性能粘住东西,这和磁铁能吸住小铁钉的现象有些相似,而在做火烧磁铁的实验时发现温度越高,磁性越弱。那么,液体的粘性又会怎样呢?会不会也有相似的关系呢?
晓丽根据磁性与温度的关系,大胆地提出了自己的假说:物质的粘性也可能与温度有关,温度越高,粘性越小。
也就是说,如果让同一种液体从相同的斜面流下,温度低时需要的时间长,温度高时需要的时间短。
想到自己的假说,晓丽兴奋起来。赶回家,设计了如下的实验方案:将蜂蜜分装入三个小瓶,一瓶放在冰箱,一瓶放在室内,另一瓶放在微波炉加热一会儿。然后找三支相同的试管,让爸爸妈妈帮忙,用三支滴管分别从三个小瓶中各取一滴蜂蜜,同时,分别滴到同样倾斜放置着的试管内壁上,观察各滴蜂蜜流到试管底部的时间并进行比较。
在爸爸妈妈的帮助下,晓丽顺利完成了实验,并记录实验数据如下:
蜂蜜 | 在冰箱中 | 在室内 | 在微波炉加热 |
温度 | 较低 | 一般 | 较高 |
流淌时间 | 较长 | 一般 | 较短 |
晓丽和爸爸妈妈一起又用其他几种物质做了相同的实验,并对这些实验现象进行了分析。
晓丽象科学家那样得出了结论,请你回答:
(1)晓丽得出的结论是:有些物质,随着温度的升高,它的粘性___________。
(2)这一结论可以用下列的______________________图像来表示。
(3)在上述探究过程中,晓丽运用了转换法,通过这种科学方法,晓丽将不能直接测量的___________转换成可以测量的___________。
(4)在上述探究过程中,晓丽经历的探究思维程序是:发现问题、___________、___________、___________、___________。
(5)请你解释粘滞计的工作原理:将被测液体注入后,释放砝码。在重力的作用下砝码向下运动,通过滑轮和绳子对圆柱体施加一个力,使圆柱体转动。注入不同的液体,圆柱体转动的速度不同,根据速度的不同就可以比较出液体___________的大小。当将同一种液体加热后注入,会发现圆柱体转动的速度将变___________。
(6)在日常生活中经常见到上述结论的有关实例,如:______________________。
七. 计算题(其中39、40题4分,41、42题6分。共20分)
39. 下面是HG2003家用蒸汽电熨斗示意图24和铭牌。使用时水箱中的水滴入被加热的底板气室迅速汽化产生向下的蒸汽。
额定电压 | 220V | 功能 | 汽烫、干烫 |
额定功率 | 50HZ | 蒸汽方式 | 滴下式 |
额定功率 | 1000W | 质量 | 1.3kg |
底板面积 | 160 | 放置方式 | 自立式 |
(1)某师傅在用熨斗干烫衣服时,用了19N向下的力压熨斗,在此过程中,衣服受到的压强是多大?
(2)用熨斗汽烫时先预热,使金属底板的温度从20℃升到220℃,温控开关自动断开。已知底板的质量为1kg,铁的比热是J/(kg·℃)。问蒸汽电熨斗预热时底板吸收多少热量?
(3)汽烫时,水滴入气室,由于水升温汽化带走热量。当底板温度降到190℃时,温控开关自动闭合,当加热到220℃时又断开,如此反复,若蒸汽电熨斗大体按下图25所示程序工作,10min烫一件衣服共消耗多少电能?
40. 某科技活动小组自制的电热手暖器如图26,电源电压为6V,允许通过的最大电流为6A,发热体的电阻。
(1)从安全出发,连入的电阻的阻值不能小于多少?
(2)当开关调至“1”档时,电热手暖器消耗功率为多少?并将该功率值标在“1”档位置。
(3)该电热手暖器“2”档位置标明了“20W”字样,那么电阻为多少?
(4)当开关分别调至“1”、“2”、“3”档时,通过的最小电流为多少?
41. 如图27所示,在虚线框中有一套机械装置(某一种简单机械),在A处用100牛的力将绳端向下移动1米,能把物体B吊起0.5米。如果这时的机械效率是80%,请回答:
(1)虚线框中可能是哪种简单机械?(举两种方案,并画出简图)
(2)物体B的质量是多少千克?(g取10牛/千克)
(3)若额外功不变,则用这套装置提升重360牛的物体C时,需要在A处施多大的力?
42. 如下图28是一种测定风作用力的仪器示意图,质量金属球用质量很轻的细金属丝OP(电阻忽略不计)悬于O点。AB为一根水平放置的电阻丝,它与金属丝始终保持良好接触,是电路保护电阻,已知,且单位长电阻,,无风时细金属丝自然下垂在A点,与电阻丝接触,这时电流表示数为0.5A,有风时细金属丝将发生偏转,已知偏角θ与风力F满足(g取 10N/kg),求:
(1)电源电压为多少?
(2)如果电流表示数在增大,则风力如何变化?简要说明理由。
(3)如将电流表面盘刻度改成风力刻度,那么在1.0A刻度处应标上多少牛的刻度?
【试题答案】
一. 单项选择题。
1. C 2. B 3. D 4. C 5. C
6. C 7. A 8. C 9. C 10. A
二. 多项选择题。
11. AB 12. CD
三. 作图题。
13. (1)
(2)
(3)
14. (1)
(2)
15. (1)
(2)
四. 填空题。
16. 振动 17. 比热 18. 增加;做功
19. 扩散;在做永不停息的无规则运动
20. 7.5 21. 温度;液化 22. 80
23. 凹 24. 音色(品) 25. 25
26. 红灯亮,绿灯熄
27. a 28. 22 29. 40
30. 2.4m/s 31.
32. (2)(3)(4)
五. 实验探究题。
33. (1)2.30;(2)40.1;(3)6.4
34. 0.024;
35. (1)电路图为图(c)
(2)步骤:①按图连接电路闭合开关,调节R”为适当值,此时电流表示数为。
②保持R”不变,断开开关,将电流表改接在支路上。
③闭合开关,电流表示数。
(3)计算:被测电阻
36. (1)器材:实验小车、弹簧测力计、水平木板
(2)步骤:
A. 如图a,将小车放在水平木板上用测力计匀速水平拉动,拉力;
B. 如图b,将小车倒放在水平木板上用测力计匀速水平拉力,拉力;
C. ∵匀速拉动时,比较与的大小,验证其结论。
(3)
| 匀速运动时拉力F | 摩擦力f | 结论 |
小车正放时 |
|
|
|
小车倒放时 |
|
|
|
(4)科学方法,控制变量法
37. (1)由,若是的n倍,则,可见使用液压机的好处是在上施加一个小力,在上可得到一个大力。
(2)根据杠杆平衡条件:
即
解出:
大活塞面积:
大活塞直径:
六. 简答题。
38. (1)越强
(2)A
(3)粘度,时间
(4)提出问题和假设,设计实验方案,收集数据,分析并得出结论
(5)粘度,小
(6)倒食用油
七. 计算题。
39. (1)
(2)
(3)
40. (1)1Ω
(2)30W 图略
(3)0.6Ω
(4)1.67A
41. (1)
(2)16kg
(3)200N
42. (1)15V
(2)若示数增大,则风力增大。
(3)12N
【试题分析】
例1. (试题35)现在手头有一个阻值为40Ω的定值电阻,一个电压约为35V的电源。一个量程只有0~0.6A的电流表,一个最大阻值约为100Ω的滑动变阻器,请设计实验,比较精确地测量一个阻值约为55Ω左右的待测电阻的阻值,要求:
(1)画出电路图。
(2)写出实验步骤及标明需要测量哪些物理量。
(3)用这些测量量,导出待测电阻的表达式。(可以重复组合电路)
分析与解答:根据给定的器材和条件,运用物理知识设计实验是对学生实验能力的考察,测被测电阻Rx的阻值是电学重点实验之一,实验设计的基本思路是伏安法测电阻。如图(a),测量原理是根据,用电压表测两端电压,通过调节滑动变阻器R”可以改变与I的值,达到减小实验误差和精确测量的目的。假若实验器材中没有电流表,只有一块电压表,并增加一个定值电阻,则设计成电路(b),调节R”,先测两端电压,保持变阻器R”不变,将电压表改接在定值电阻两端测出两端电压,通过的电流,从而求出阻值。假若实验器材中只有电流表,并增加定值电阻,则可设计成电路(c)。将与并联,调节R”,用电流表先测出通过的电流,保持R”不变,将电流表改接在电路中,测通过的电流,根据关系式,被测电阻。
解答:(1)电路图为图(c)
(2)步骤:①按图连接电路,闭合开关,调节R”为适当值,此时电流表示数为。
②保持R”不变,断开开关,将电流表改接在支路上。
③闭合开关,电流表示数。
(3)计算:被测电阻
例2. (试题36)小丽同学要验证“在相同的条件下滚动摩擦远小于滑动摩擦”这一结论。请你帮她设计一个实验,来说明这一结论的正确性。
(1)请你写出这次探究所需的器材。
(2)请你写出探究的主要步骤。
(3)请你设计实验记录的表格。
(4)在这次探究的过程中,你所运用的一种主要的科学研究方法是什么?
分析与解答:这是教科书上的一个验证性探究实验,它是利用控制变量的方法来验证“在相同条件下滚动摩擦远小于滑动摩擦”,相同条件在这里可以理解为接触面的材料相同、压力相同,基于这个原则去选材和设计实验。
解答:(1)器材:实验小车、弹簧测力计、水平木板
(2)步骤:
A. 如图a,将小车放在水平木板上用测力计匀速水平拉动,拉力;
B. 如图b,将小车倒放在水平木板上用测力计匀速水平拉动,拉力;
C. ∵匀速拉动时,比较与的大小,验证其结论。
(3)
| 匀速运动时拉力F | 摩擦力f | 结论 |
小车正放时 |
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小车倒放时 |
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(4)科学方法,控制变量法
例3. (试题37)十七世纪,法国科学家帕斯卡通过实验得出了液体传递压强的规律;加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。这个规律叫帕斯卡定律。
人们根据帕斯卡定律制成了油压千斤顶、水压机、榨油机等液压机。图22甲为液压机的原理图,假设小活塞的横截面积为,加在小活塞上的向下的压力是,那么小活塞对液体的压强。根据帕斯卡定律,这个液体将被大小不变地传递给大活塞。所以大活塞上的压强也等于p,如果大活塞的截面积为,那么在大活塞上产生向上的压力,把代入上式可得:或
(1)简要说明使用液压机的好处?
(2)现在有一个油压千斤顶,有关的尺寸如图22乙所示。如果希望在手柄上用20牛的方向下压时就能在活塞上举起1吨的重物,大活塞的直径至少为多少?
分析与解答:阅读理解,并将所学知识应用于实践是同学们应具备的能力之一。通过阅读本题,我们获取的信息是“液体传递压强规律��帕斯卡定律”和这个规律的一个实际应用��液压机,根据帕斯卡定律,当在小活塞上加力时,在大活塞得到向上的压力,它们之间的关系满足,此关系式表明大活塞的面积是小活塞面积的多少倍,向上的压力就是的多少倍,可见在小活塞上施一小力,在大活塞上就可得到一个大力。
解答:(1)由,若是的n倍,则,可见使用液压机的好处是在上施加一个小力,在上可得到一个大力。
(2)根据杠杆平衡条件:
即
解出:
大活塞面积:
大活塞直径:
例4. (试题39)下面是HG2003家用蒸汽电熨斗示意图24和铭牌。使用时水箱中的水滴入被加热的底板气室迅速汽化产生向下的蒸汽。
额定电压 | 220V | 功能 | 汽烫、干烫 |
额定功率 | 50HZ | 蒸汽方式 | 滴下式 |
额定功率 | 1000W | 质量 | 1.3kg |
底板面积 | 160 | 放置方式 | 自立式 |
(1)某师傅在用熨斗干烫衣服时,用了19N向下的力压熨斗,在此过程中,衣服受到的压强是多大?
(2)用熨斗汽烫时先预热,使金属底板的温度从20℃升到220℃,温控开关自动断开。已知底板的质量为1kg,铁的比热是J/(kg·℃)。问蒸汽电熨斗预热时底板吸收多少热量?
(3)汽烫时,水滴入气室,由于水升温汽化带走热量。当底板温度降到190℃时,温控开关自动闭合,当加热到220℃时又断开,如此反复,若蒸汽电熨斗大体按下图25所示程序工作,10min烫一件衣服共消耗多少电能?
分析与解答:本题为物理知识,在电熨斗中的实验应用,涉及到力、热、电三方面的物理知识,解题时,学生必须掌握用电器铭牌的解读,并与相应的知识相结合。在计算衣服受到的压强时,由,铭牌提供的信息有电熨斗底板面积为160,电熨斗的质量为1.3kg,熨烫衣服时衣服受到的压力(此处为易出错点),预热时底板吸收的热量可根据算出(此处易出错处为)。计算汽烫10分钟消耗的电能,首先要考虑汽烫的一个工作过程是加热15秒,停5秒,因此10分钟汽烫的工作次数,运用公式则可计算出。
解:(1)熨烫衣服时受压面积:
熨烫衣服时衣服受的压力:
衣服受的压强:
(2)预热时底板吸热:
(3)汽烫10分钟工作次数:
汽烫10分钟消耗的电能:
例5. (试题41)如图27所示,在虚线框中有一套机械装置(某一种简单机械),在A处用100牛的力将绳端向下移动1米,能把物体B吊起0.5米。如果这时的机械效率是80%,请回答:
(1)虚线框中可能是哪种简单机械?(举两种方案,并画出简图)
(2)物体B的质量是多少千克?(g取10牛/千克)
(3)若额外功不变,则用这套装置提升重360牛的物体C时,需要在A处施多大的力?
分析:初中教科书上的简单机械重点学习的是滑轮与杠杆,动滑轮、滑轮组和杠杆都可以满足动力作用点移动1米,阻力作用点移动0.5米,由于要求拉力方向与物体上升方向相反,可确定不是动滑轮,因此题中要求的两种简单机械为滑轮组和杠杆。根据机械效率关系式和可求出物体B的质量。当B物体改为C物体时,由于机械结构不变,因此有用功增加W额外功不变,因此可由第(2)问状态中求解,在不计摩擦时滑轮组或杠杆的额外功主要是克服动滑轮重或杠杆重所做的功。由,计算动滑轮或杆重,再根据求出拉力F”。
解:(1)如图:
(2),即
解出物体B的质量
(3)由(2)问状态:
动滑轮或杆重:
提升C物体时的拉力:
例6. (试题42)如下图28是一种测定风作用力的仪器示意图,质量金属球用质量很轻的细金属丝OP(电阻忽略不计)悬于O点。AB为一根水平放置的电阻丝,它与金属丝始终保持良好接触,是电路保护电阻,已知,且单位长电阻,,无风时细金属丝自然下垂在A点,与电阻丝接触,这时电流表示数为0.5A,有风时细金属丝将发生偏转,已知偏角θ与风力F满足(g取 10N/kg),求:
(1)电源电压为多少?
(2)如果电流表示数在增大,则风力如何变化?简要说明理由。
(3)如将电流表面盘刻度改成风力刻度,那么在1.0A刻度处应标上多少牛的刻度?
分析与解答:风力测量仪是物理电学、力学以及数学知识在实际问题中的一个综合应用,细金属丝OP与电阻丝AB以及电源、定值电阻、电流表等组成一个闭合电路,单位长度的电阻可计算AB金属丝的电阻,利用无风时的电流值可计算出电源电压,当有风且风力变大时,θ角度小,OP金属丝与电阻丝中的某点接触,接入电路的长度变短,电阻变小,电流表示数变大。若电流表的示数为1.0A时,接入电阻值,接入电阻丝长度,此时,再根据求出风力的大小。详解如下。
解:(1)OP在位置A(无风时)与串联
电源电压
(2)若示数增大,则风力增大。因为若风力大,则θ变小,电阻值变小,电流表示数变大。
(3)若示数为时
由,即
解出:
接入电阻丝长度
风力
时应标风力12N