【正文】 請(qǐng)利用上述器材幫小雨制作“超重報(bào)警器”，在虛線框中完成 裝置設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)述工作過(guò)程。要求：當(dāng)物重達(dá)到 150N時(shí)，電鈴響報(bào)警，反之綠燈亮顯示正常。已知地球質(zhì)量為 m，地球到太陽(yáng)的距離為 L，太陽(yáng)半徑為 R，地球的公轉(zhuǎn)周期為 T。對(duì)每個(gè)星球來(lái)講，下列公式成立： R2g=GM，其中 R為星球半徑， g為星球的引力系數(shù)， M為星球質(zhì)量，萬(wàn)有引力常數(shù) G= 1011N每個(gè)星球?qū)υ谒砻娓浇奈矬w都存在引力，引力與物體質(zhì)量的比值叫作引力系數(shù) ，用 g表示。行星繞恒星運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間用周期 T表示，角速度 ω 與轉(zhuǎn)動(dòng)周期 T的關(guān)系為： 2T??? 。 (2)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)可以近似地看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 m2/kg2。甲裝置兩板間電壓為 2V， 質(zhì)量為 4 1030kg， 帶 1019C電荷量的負(fù)粒子，自甲裝置負(fù)極板由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則其最終離開乙裝置時(shí) 偏移距離 y＝ m。將數(shù)據(jù)的表格形式變成公式形式，運(yùn)用了 法。 (2)在其他條件一定時(shí)，若第二次實(shí)驗(yàn)中的帶電粒子以不同的速度沿著乙圖中的兩板中線方向入射到電場(chǎng)中，帶電粒子就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，離開電場(chǎng)時(shí)偏移距離 y與入射初速度 v的關(guān)系數(shù)據(jù)如表二。 (1)甲圖中兩板間電壓為 U，若一個(gè)質(zhì)量為 m，電荷量為 q的負(fù) 粒子，在力的作用下由靜止開始從負(fù)極板向正極板運(yùn)動(dòng)，忽略重力的影響，到達(dá)正極板時(shí)的速度 v與質(zhì)量 m、電荷量 q和電壓 U的關(guān)系數(shù)據(jù)如表一。求液體密度是多少？ 【答案】 （ 1）物體 A的重力是 500N；（ 2）小雨做的功是 1200J；（ 3 ）液體密度是 110 3kg/m3． 【解析】 試題分析： （ 1）物體 A的重力： G=mg=50kg10N/kg=500N ； （ 2）如圖甲，由題意可知，小雨沒(méi)有把重物 A提起來(lái)， 對(duì) A進(jìn)行受力分析如下圖 1，由力的平衡條件可得 G=F 拉 +F 支 ， 滑輪組對(duì) A的拉力： F 拉 =GF 支 =500N100N=400N， 根據(jù)力的作用是相互的， A對(duì)滑輪組的拉力等于滑輪組對(duì) A的拉力， 由圖甲可知， n=3，對(duì)甲滑輪組的動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，如圖 2所示， 由力的平衡條件可得 3F=F 拉 +G 動(dòng) ， 所以動(dòng)滑輪的重力： G 動(dòng) =3FF 拉 =3150N 400N=50N， 為了提起物體 A， 他增加了滑輪個(gè)數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，對(duì)乙圖的動(dòng)滑輪和 A物體進(jìn)行受力分析，如圖 3： 此時(shí)繩端的拉力 112 5 0 0 N 2 5 0 N 1 5 0 N44F G G? ? ? ? ? ? ?動(dòng)（ ） （ ）， 由圖乙可知， n′=4 ， 繩子移動(dòng)的距離： s=4h=42m=8m ， 小雨做的功： W=F′ s=150N8m=1200J ； B物體浸沒(méi)在水中時(shí)，以 B物體和 2個(gè)動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，其受力情況如圖 4， 由力的平衡條件可得 4F1+F 浮 B=GB+2G 動(dòng) ， 則 B在水中受到的浮力： F 浮 B=GB+2G 動(dòng) 4F1=300N+250N 450N=200N ； 由 F 浮 B=ρ 液 gV可得，液體的密度： 3332 0 0 N 1 1 0 k g / m1 0 N / k g 0 . 0 2 mBFgV? ? ? ? ??浮液． 答：（ 1）物 體 A的重力是 500N；（ 2）小雨做的功是 1200J；（ 3 ）液體密度是 110 3kg/m3． 考點(diǎn)： 重力的計(jì)算；阿基米德原理；功的計(jì)算；滑輪（組）的機(jī)械效率． 專題六：創(chuàng)造與探究（本專題滿分 9分，共 3個(gè)小題，第 12小題 4分，第 13小題 3分， 第 14小題 2分） 12. 歸納式探究 —— 研究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)： 給兩塊等大、正對(duì)、靠近的平行金屬板 加上電壓，兩板之間就有了電場(chǎng)。為 了提起物體 A，他增加了滑輪個(gè)數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，并利用它將物體 A在空氣 中勻速提升了 2m，求小雨做的功是多少？ (3)小雨用圖乙所示的滑輪組，將另一密度為 103kg/m3的物體 B從某液體中勻速向上拉至空氣中，拉力 F隨時(shí)間 t變化的圖象如圖丙所示。請(qǐng)畫出與解題過(guò)程相應(yīng)的受力分析示意圖。求更換電源后，只閉合開關(guān) S S4時(shí)，在不損壞電流表、電壓表和燈泡的情況下， R3的阻值變化范圍是多少？ 【答案】 （ 1）電源電壓是 4V； （ 2） R1的阻值是 10Ω ； （ 3）更換電源后，只閉合開關(guān) S S4時(shí)，在不損壞電流表、電壓表和燈泡的情況下， R3 的阻值變化范圍是 10～ 30Ω ． （ 2）只閉合開關(guān) S S S3時(shí)，等效電路圖如下圖所示： 由 2UP UI R?? 可得，電路的總電阻： ? ?22 4V 202 .4 W 3UR P? ? ? ?， 因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各 分電阻倒數(shù)之和， 所以，121 1 1R R R??，即11 1 120203 R?? ??， 解得： R1=10Ω ； 則1222 0 .1 5 A 0 .1 A33II? ? ? ?， 圖 1中電路中的總電阻：14V 400 .1AUR I? ? ? ?總 ， 因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和， 所以， R3的最大阻值： R3=R 總 R1=40Ω 10Ω=30Ω ， 圖 2中，電源的電壓： U′= I2（ R1+R3） = （ 10Ω+30Ω ） =6V， 更換電源后，只閉合開關(guān) S S4時(shí)，等效電路圖如圖 3所示： 當(dāng)滑動(dòng)變阻器 R3的滑片調(diào)至最右端， R3的阻值最大，此時(shí) R3=30Ω ． 此時(shí)電路中的總電流136V 0 .1 5 A1 0 3 0UI RR?? ? ?? ? ? ?， 此時(shí) R1兩端的電壓是 U1=IR1=10Ω=1. 5V． 電流與電壓均符合規(guī)定量程． 綜上所述： R3的阻值變化范圍是 10～ 30Ω ． 答：（ 1）電源電壓是 4V； （ 2） R1的阻值是 10Ω ； （ 3）更換電源后，只閉合開關(guān) S S4時(shí)，在不損壞電流表、電壓表和燈泡的情況下， R3 的阻值變化范圍是 10～ 30Ω ． 考點(diǎn)： 歐姆定律的應(yīng)用；電功率的計(jì)算． 11. 小雨用滑輪組提升重物。已知 U3∶ U339。 (1)只閉合開關(guān) S S3時(shí)，電流表示數(shù)為 ，求電源電壓是多少？ (2)只閉合開關(guān) S S S3時(shí)， R1正常發(fā)光，電路總功率為 ，求 R1的阻值是多少？ (3)只閉合開關(guān) S1，滑動(dòng)變阻器 R3的滑片調(diào)至最右端， R3兩端的 電壓為 U3；再將 電源更換，保持滑片位置不變， R3兩端的電壓變?yōu)?U339。 【答案】 考點(diǎn)： 透鏡的光路圖；作光的反射光路 圖． 專題五：綜合