答:(1)灯泡的电阻为8Ω;
(2)只闭合S3时,灯泡功率的变化范围为0.5W~1.125W.
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,会确定开关闭合、断开时电路的连接方式和根据题意得出等式求出R2的阻值是关键.
14.(2016•青岛模拟)小雨同学的体重为600N,每只鞋底与地面的接触面积为0.02m2.当他使用如图1所示的滑轮组匀速提升水中的物体A时,如图2是动滑轮挂钩对物体的拉力与物体浸入水中的深度的变化图象,当物体完全浸没于水中时,他对地面的压强为8×103Pa,(忽略摩擦绳重).求:
(1)物体A的密度为多少?(要求:写出解题思路后再求解)
(2)此滑轮组中的动滑轮重为多大?
【分析】(1)由图1可知,物体在空气中和完全浸没时滑轮组对物体A的拉力,两者的差值即为物体A受到的浮力,根据阿基米德原理求出物体的体积,利用ρ=
=
求出物体A的密度; (2)当物体全部浸没于水中时,根据F=pS求出小刚对地面的压力,小刚的重力减去压力即为绳子对小刚的作用力,根据F=
(F′+G动)求出动滑轮的重力.
【解答】解:(1)由图1可知,当物体浸入水中的深度为0时,物体受到的拉力为500N,则物体A的重力G=500N,
当物体完全浸没时,滑轮组对物体的拉力F′=200N,
则物体A在水中受到的浮力:
F浮=G﹣F′=500N﹣200N=300N,
由F浮=ρgV排可得,物体A的体积:
V=V排=
=
=3×10﹣2m3,
物体A的密度:
ρ=
=
≈1.67×103kg/m3; (2)当物体全部浸没于水中时,由p=
可得,小刚对地面的压力:
F压=pS=8×103Pa×0.02m2×2=320N,
绳子对小刚的作用力:
F=G′﹣F压=600N﹣320N=280N,
由图可知,n=2,
由于忽略摩擦绳重,则根据F=
(F′+G动)可得,动滑轮的重力:
G动=nF﹣F′=2×280N﹣200N=360N.
答:(1)物体A的密度为1.67×103kg/m3;
(2)此滑轮组中的动滑轮重为360N.
【点评】本题考查了密度和滑轮组机械效率的计算,涉及到浮力公式、密度公式、重力公式、压强是公式、做功公式的应用,从图象中读出有关信息是解题的关键.
15.(2016春•郾城区期末)如图所示,已知重为10N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体积占木块总体积的
(g取10N/kg).
(1)求木块所受浮力;
(2)若木块下表面所处的深度为0.2m,求木块下表面受到水的压强;
(3)求木块下表面面积;
(4)若要将木块全部浸没水中,求至少需要施加多大压力.
【分析】(1)由题意可知,木块漂浮在水面上,根据漂浮的条件求出木块受到水竖直向上的浮力;
(2)已知木块下表面所处的水的深度,根据p=ρgh求出下表面受到水的压强;
(3)根据木块下表面所受到的压力和压强,利用p=
即可求出下表面面积;
(4)根据阿基米德原理求出排开水的体积即为浸入水中的体积,然后求出物体的体积,利用阿基米德原理求物体受到水的浮力;若使物体全部浸入水中而静止,则F浮′=G木+F,即可求压力.
【解答】解:(1)因为木块漂浮在水面上,
所以受到的浮力F浮=G木=10N;
(2)所处0.2m水深度木块的下表面受到的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa.
(3)由于木块下表面所受到的压力F=F浮=10N;
由p=
可得:下表面面积S=
=
=0.005m2;
(4)根据F浮=ρ水gV排可知,
浸入水中的体积即为排开液体的体积:
V排=
=
=1×10﹣3m3; 因为V排=
V木;所以V木=
V排=
×1×10﹣3m3=1.25×10﹣3m3;
木块全部浸没时受到水的浮力:
F′浮=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.25×10﹣3m3=12.5N;
因为F浮′=G木+F,
所以压力F=F浮′﹣G木=12.5N﹣10N=2.5N.
答:
(1)木块所受到的浮力为10N;
(2)木块下表面受到水的压强为2000Pa;
(3)木块下表面面积为0.005m2;
(4)要将木块全部浸没水中,需要施加的压力为2.5N.
【点评】本题考查了学生对物体浮沉条件和阿基米德原理、液体压强公式的理解与掌握,虽知识点多,但都属于基础内容,难度不大.
16.(2014秋•高新区校级期中)如图所示滑轮组装置.其中滑块A在一水平面上,每个滑轮重G=5N,0﹣2s时B的重力为10N,滑块A静止;2﹣4s时B的重力为30N,滑块A的速度由0逐渐增大到2m/s,A通过的距离为2m;4﹣6s时B的重力为20N,滑块A做匀速直线运动,通过距离为4m.若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦.
(1)在0﹣2s内,滑轮组对B的拉力做的功为多少J?
(2)在2﹣4s内,重力GB做功的平均功率为多少W?
(3)在2﹣4s内,A受到的摩擦力大小为多少N?
【分析】(1)据此时滑轮组对B的拉力和移动的距离分析即可判断;
(2)分析滑轮组的连接方法可知,若A向前移动2m,即物块B会向下运动1m;故据此可以计算出B重力做的功,再据功率的公式计算功率即可.