【正文】 。 【變式 5 】 利用如圖所示裝置將重為 10 0 N 的物體勻速從斜面的底端拉到頂端，已知斜面的長是 5 m ，高是 2 m ，拉力為 F ＝ 50 N ，滑輪的重為25 N ，則該裝置的機械效率和物體所受的摩擦力分別為 ( 不計繩和滑輪間摩擦 A ． 40% 50 B ． 40% 60 C ． 80% 60 D ． 80% 100 A [ 20 15 【變式 6 】 如圖所示，電源電壓 U 保持不變，定值電阻 R1的阻值是30 Ω ，滑動變阻器 R2的最大阻值為 50 Ω ，當 S 、 S1閉合， S2斷開時，電流表示數(shù)為 0. 2 A ，當 S 、 S2閉合， S1斷開，且滑片 P 在 b 端時，電流表示 數(shù)為 0. 1 A ( 不考慮溫度對燈泡電阻的影響 ) 。求： (1 ) 物體浸沒在水中時受到的浮力； (2 ) 物體的密度； (3 ) 物體浸沒在水中時滑輪組的機械效率。已知 F1∶ F2＝ 2 ∶ 5 ，不計摩擦和繩重及水的阻力， g ＝ 10 N/k g 。達州 ] 如圖所示，電源電壓保持不變， L 是 標有 “ 12 V 6 W ”的小燈泡，且其電阻不隨溫度變化， R1＝ 16 Ω ，滑動變阻器 R2的最大阻值為 24 Ω ，只閉合 S 、 S2且燈 L 恰能正常發(fā)光。當閉合開關 S1滑動變阻器的滑片 P 移動到 a時，閉合開關 S S3與斷開 S S3，電流表的變 化范圍為 0. 4 ～ 0. 1 A ，電壓表的變化范圍為 6 ～ 4 V ；當斷開開關 S2和 S3，滑動變阻器的滑片 P 移動到距 a點12時小燈泡 L 正常發(fā)光。汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度 v＝ 0. 2 m /s 向右運動；圖乙是此過程中汽車拉動重物的拉力 F 隨時間 t 變化的圖像。 v ＝ 3 50 0 N 0. 2 m /s ＝ 700 W ； (2 ) 由圖像可知，重物從離開湖底到完全露出水面所用時間 t ＝ 60 s ， 則湖水深度： h ＝ vt ＝ m / s 60 s ＝ 12 m ； (3 ) 由圖像可知重物完全露出水面后，汽車對重物的拉力 F2＝ G ＝ 4 00 0 N ，重物浸沒在水中受到浮力： F 浮 ＝ G － F1＝ 4 000 N － 3 50 0 N ＝ 50 0 N ， 由阿基米德原理 F 浮 ＝ ρ 液 gV 排 ， 得重物的體積： V ＝ V 排 ＝F 浮ρ 水 g＝50 0 N1. 0 103kg / m3 10 N/k g＝ 5 10－ 2 m3， 重物的密度： ρ ＝mV＝GgV＝4 00 0 N10 N/k g 5 10－ 2 m3＝ 8 103 kg/m3。求： ( 1) t1＝ 40 s 時，汽車拉動重物的功 率多大？ ( 2) t2＝ 60 s 時，汽車拉動重物的拉力多大？ (3 ) 圓柱形重物的密度是多大？ (4 ) 打撈前，圓柱形重物上表面所受水的壓力多大？ 解： (1 ) t1＝ 40 s 時，由圖乙可知，汽車拉動重物的功率 P ＝ 700 W ； (2 ) t2＝ 60 s 時，汽車拉動重物的功率 P ′＝ 800 W ，由 P ＝ Fv ，可求出 F ′＝P ′v＝80 0 W0. 2 m /s＝ 4 000 N ； (3 ) 由圖乙可知， t ＝ 60 s 后汽車拉動重物的功率保持 P ′＝ 800 W 不變，即汽車拉重物的力 F ′＝ 4 000 N 也保持不變，也就是說重物在 t2＝ 60 時剛好完全拉出水面，這時汽車的拉力等于圓柱體的重力 G ，即 F ′＝ G ＝ 4 000 N ， 在 t ＝ 50 s 前，圓柱體浸沒于水下，汽車拉動圓柱體所用的拉力： F ＝Pv＝70 0 W0. 2 m /s＝ ， t ＝ 50 s 前，重物所受浮力： F 浮 ＝ G － F ＝ 4 000 N － 3 50 0 N ＝ 50 0 N ， 根據(jù) F 浮 ＝ ρ 液 gV 排 ＝ ρ 液 gV 物 ， G 物 ＝ ρ 物 gV 物 ， 有：F 浮G 物＝ρ 水 gV 物ρ 物 g V 物，50 0 N40 00 N＝1. 0 103 kg/ m3ρ 物， ρ 物 ＝ 8 103 kg /m3； (4 )t1＝ 50 s 內(nèi)，圓柱體上升距離： s ＝ vt1＝ 0. 2 m /s 50 s ＝ 10 m ， t2＝ 60 s 內(nèi)，圓柱體上升距離： s′ ＝ vt2＝ 0. 2 m /s 60 s ＝ 12 m ， 圓柱體高 h ＝ s′ － s ＝ 12 m － 10 m ＝ 2 m ， 圓柱體的體積可根據(jù)： F 浮 ＝ ρ 液 gV 排 ＝ ρ 液 gV 物 求出： V 物 ＝F 浮ρ 液 g＝50 0 N1. 0 103 kg/ m3 10 N/k g＝ 5 10－ 2m3， 圓柱體的橫截面積： S ＝V 物h＝5 10－ 2m32m＝ 2. 5 10－ 2m2， 打撈前，物體上表面距液面的距離 h′ ＝ s ＝ 10 m ， 打撈前，圓柱體上表面所受水的壓力： F 壓 ＝ pS ＝ ρ 液 gh′ S ＝ 1. 0 13kg /m3 10 N/kg 10 m 2. 5 10－ 2m2＝ 2. 5 103 N 。 (1 ) 只閉合開關 S 2 時，電壓表的示數(shù)為 2 V ，則電源電壓和電阻 R 1 消耗的電功率分別是多少？ (2 ) 在不損壞各電路元件的情況下，若閉合所有開關，滑動變阻器 R 2 消耗的最大功率和最小功率之比為 2 ∶ 1 ，則只閉合開關 S 3 ，小燈泡 L 消耗的電功率變化范圍是多少？ 解： (1 ) 只閉合 S2時， L 與 R1串聯(lián)，電壓表測 L 兩端電壓 UL＝ 2 V ， 燈 L 的電阻 RL＝U2LPL＝（ 4 V ）21. 6 W＝ 10 Ω ， 則電路中的電流 I ＝ IL＝ULRL＝2 V10 Ω＝ 0. 2 A ， 所以電源電壓 U ＝ I ( RL＋ R1) ＝ A (1 0 Ω ＋ 20 Ω ) ＝ 6 V ， R1消耗的電功率 P1＝ I2R1＝ ( 0. 2 A)2 20 Ω ＝ 0. 8 W ； (2 ) 閉合所有開關， R R2并聯(lián)，通過 R2的最大電流 I2 m ax＝ 0 .6 A ， 由P2 m axP2 m in＝UI2 m axUI2 m in＝I2 m axI2 m in＝21得 I2 m in＝ 0. 3 A ， 則 R2的最大阻值 R2＝UI2 m in＝6 V0. 3 A＝ 20 Ω ， 當只閉合 S3時， L 與 R2串聯(lián)，燈 L 兩端的最大電壓 Um ax＝ 3 V ， 則 消耗的最大功率 Pm ax＝Um ax2RL＝（ 3 V ）210 Ω＝ W ， 通過燈 L 的最小電流 Im in＝URL＋ R2＝6 V10 Ω ＋ 20 Ω＝ 0. 2 A ， 則 L 消耗的最小功率 Pm in＝ Im in2求： (1 ) 燈 L1的電阻是多大？ (2 ) 此時滑動變阻器接入電路的阻值是多少？ (3 ) 當開關 S 閉合， S S2斷開時，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置，使燈 L2消耗的最小功率為多少？ 解： (1 ) R1＝U 額2P 額＝ 6 Ω ； (2 ) ∵ L1正常發(fā)光， ∴ U ＝ U01＝ 6 V ， I1＝ I01＝ 1 A ， IR＝ I － I1＝ 0. 5 A ， ∴ R ＝UIR＝ 12 Ω ； (3 ) 當滑片移到最右端時，電路中的電流最小，燈 L2的功率最小， R2＝U 額22P 額2＝（ 12 V ）2（ 6 W ）＝ 24 Ω ， I2＝U（ R ＋ R2）＝322A ， P 最小 ＝ I22R2＝54121W 。 (1 ) 請你根據(jù)題目中的條件，判斷出 工人所使用的滑輪組是上面的 ____ 圖； (2 ) 工人的質(zhì)量為 60 kg ，雙腳與地面接觸面積為 2. 5 10－ 3 m2，物體浸沒在水中和完全被打撈出水面時工人對地面的壓強變化了 4 104 Pa ，求物體浸沒在水中時受到的浮力； (3 ) 若物體完全浸沒在水中時，工人拉力的功率為 180 W ，求物體上升的速度。求物體 A 重力的GA。達州 ] 如圖所示的電路中，小燈泡上標有 “ 6 V 3. 6 W ” 字樣，滑動變阻器 R1的最大電阻為 40 Ω 。 【變式 12 】 如圖所示， R0是阻值為 10 Ω 的定值電阻， R 為滑動變阻器，燈泡上標有 “ 4 V 2 W ” 字樣，且小燈泡的阻值始終保持不變