小明自制了一个测定水箱水面高度的装置,如图1所示.R是滑当水面在A处时,水面高60cm,滑动变阻器的滑片P恰好在最下端;当水面在B处时,水面高10cm,滑片P在最上端,从水位表(由电流表改装而成)指针所指刻度,可知水箱内水面高度.电流I和水面高h关系的图象如图2所,已知浮标体积为6×10一4m3,电源电压6V不变.
求:(1)当浮标体积的浸入水中时,浮标所受的浮力.
(2)R1的阻值.
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时的水面高度.(取10N/kg)
网友回答
解:(1)浮标所受的浮力:
F浮=G排=ρ水gV排
=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3×
=2N;
(2)当水面在A处,只有R1连入电路,hA=60cm,IA=0.6A,
∵I=,
∴R1===10Ω;
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时,电路中的电流:
I′===0.2A,
由图2知,h′=40cm.
答:(1)当浮标体积的浸入水中时,浮标所受的浮力为2N;
(2)R1的阻值为10Ω;
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时的水面高度为40cm.
解析分析:(1)求出浮标排开水的体积,利用阿基米德原理求浮标受到的浮力;
(2)由题知,当水面在A处时,水面高60cm,滑动变阻器的滑片P恰好在最下端,由图2得出电路中的电流,知道电源电压,根据欧姆定律求R1的阻值;
(3)当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时,求出总电阻,利用欧姆定律求此时电路中的电流,根据图2得出水面高度.
点评:本题考查了学生对欧姆定律和阿基米德原理的掌握和运用,本题关键:一是从电流I和水面高h关系的图象得出相关信息,二是欧姆定律的灵活运用(三量同体).