輕質量金屬導軌CD長2m，可繞C點轉動，固定均勻電阻杆AB與CD平行，每米阻值為10Ω，AB、CD通過導線與電...

問題詳情：

輕質量金屬導軌CD長2m，可繞C點轉動，固定均勻電阻杆AB與CD平行，每米阻值為10Ω，AB、CD通過導線與電路相連，導軌D端通過繩子，滑輪與質量為3.5kg的重物M相連，一**輕質金屬片垂直連接在AB、CD間且接觸良好，並與質量為7kg的絕緣滑塊Q粘連。已知：電源電壓12V，燈泡規格“4V 1.6W”。閉合開關S，若滑塊Q從C開始以0.2m/s的速度勻速向D運動，當M剛要離開地面時，燈L恰好正常發光。（不計導軌CD及滑片P的電阻，忽略温度對燈泡電阻的影響，忽略繩重，滑片P的*力及一切摩擦，g取10N/kg）

（1）為了保*物體M不離開地面，滑塊Q最多隻能運動多長時間？

（2）定值電阻R0的阻值是多大？

（3）滑塊Q從C開始運動，當電壓表示數比Q在C點時的示數大0.5V時，物體M對地面的壓力為多少？

【回答】

（1）為了保*物體M不離開地面，滑塊Q最多隻能運動5s；

（2）定值電阻R0的阻值是10Ω；

（3）滑塊Q從C開始運動，當電壓表示數比Q在C點時的示數大0.5V時，物體M對地面的壓力為15N。

【解析】：（1）設物體M的力臂為L1時恰好離開地面，

根據槓桿平衡條件可得：Mg×L＝mg×L1，

解得：L11m，

由v可得，滑塊運動的時間：

t5s；

（2）燈泡正常發光時的電壓UL＝4V，功率PL＝1.6W，

因串聯電路中各處的電流相等，

所以，由P＝UI可得，燈泡正常發光時電路中的電流：

I0.4A，

電阻杆連入電路的電阻值：

R1＝（L﹣L1）r＝（2m﹣1m）×10Ω/m＝10Ω，

由I可得，電路中的總電阻和燈泡的電阻分別為：

R總30Ω，RL10Ω，

因串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，

所以，定值電阻R0的阻值：

R0＝R總﹣RL﹣R1＝30Ω﹣10Ω﹣10Ω＝10Ω；

（3）當滑塊Q位於C點時，電阻杆接入電路中的電阻：

R1′＝Lr＝2m×10Ω/m＝20Ω，

則電路中的電流：

I′0.3A，

此時電壓表的示數：

U0＝I′R0＝0.3A×10Ω＝3V，

當電壓表示數比Q在C點時的示數大0.5V時，即3.5V時電路中的電流：

I″0.35A，

此時電路中的總電阻：

R總Ω，

此時電阻杆接入電路中的電阻：

R1″＝R總﹣R0﹣RLΩ﹣10Ω﹣10ΩΩ，

電阻杆接入電路的長度：

L2m，

滑塊的力臂：

L3＝L﹣L2＝2mmm，

由槓桿的平衡條件可得：mg×L3＝F×L，

解得：F20N，

物體M處於平衡狀態，受到豎直向上的拉力和支持力等於豎直向上的重力，

則物體M受到的支持力：

F支持＝GM﹣F＝Mg﹣F＝3.5kg×10N/kg﹣20N＝15N，

因物體M受到的支持力和對地面的壓力是一對平衡力，

所以，物體M對地面的壓力F壓＝F支持＝15N。

知識點：九年級下

題型：計算題