Question

一絕緣細繩的一端與可繞O點轉動的輕質杠桿的E端相連，另一端繞過滑輪D與C與滑動變阻器的滑片P相連；B為一可導電的輕質彈簧，如圖所示接入電路中，一端通過絕緣繩固定在地面上，另一端與滑片P相連；一人站在地面上拉住與杠桿H端相連的細繩。已知電源電壓為8V，燈泡標有“6V、3W”字樣，人的質量為70kg，人與地面的接觸面積為150cm²，。當開關S閉合、人對繩子拉力最小時，電流表的示數為，且滑片剛好位于滑動變阻器的a端；當人對繩子拉力最大時，電流表示數為，且，滑動變阻器的阻值與彈簧所受拉力的關系如下表所示：

	0	2	4	6	8	10	12	14	……
	0.5	50.5	100.5	150.5	200.5	250.5	300.5	350.5	……

若不計杠桿、彈簧、滑片、細繩的重力，不計摩擦，不計彈簧電阻。整套裝置始終處于平衡狀態，物體A始終不離開地面。燈泡電阻不變，且不會被燒壞。取g=10N/kg。則下列選項中錯誤的是

A．人的拉力最大時，滑動變阻器接入電路的阻值是12Ω

B．物體A的質量是60kg

C．人的拉力最大時，人對地面的壓強是 

D．當燈泡正常發光時，物體A對地面的壓力是400N

 

Answer 1

【答案】

C

【解析】

試題分析：1）根據燈泡的銘牌結合和電功率公式可計算燈泡的電阻，人拉力最小時，滑動變阻器接入電路的阻值為0，根據歐姆定律計算此時的電流，根據I₁：I₂=2：1可知人拉力最大時的電流，根據串聯電路電阻規律進一步計算滑動變阻器接入電路的阻值．

（2）從表中可知人的拉力最小或最大時彈簧所受拉力，最小時繩子僅用于提起了動滑輪，最大時則僅用于動滑輪和物體，根據動滑輪的實質計算物體A所受重力，根據重力公式可計算物體A的質量是多少．

（3）根據杠桿平衡條件可計算拉力最大時人對繩的拉力為F，根據壓強公式可計算人的拉力最大時人對地面的壓強是多少．

（4）根據電功率公式計算燈泡正常發光時電路中的電流，根據歐姆定律計算滑動變阻器接入的電阻，查表得此時繩子的拉力，進一步計算物體A對地面的壓力．

解：（1）燈泡的電阻：

人拉力最小時，滑動變阻器阻值R₁=0，此時電流

人拉力最大時的電流：

滑動變阻器阻值：

所以A正確；

（2）人的拉力最小時，由R₁=0，查表得：F₁=0.5N

此時繩子僅用于提起了動滑輪，則動滑輪的重

G_動=2F₁=2×0.5N=1N；

人的拉力最大時，由R₂=12Ω，查表得：F₂=300.5N；

物體A所受重力G_A=2F₂﹣G_動=2×300.5N﹣1N=600N；

則物體A的質量

所以B正確；

（3）人的拉力最大時，人對繩的拉力為F₀，由杠桿平衡條件可知：F₀?H₀=F₂?EO所以

人對地的壓強

所以C錯誤；

（4）燈泡正常發光時，電路中的電流為

滑動變阻器接入的電阻

物體A對地面的壓力F_A=G_A+G_動﹣2F₃=600N+1N﹣2×100.5N=400N．

所以D正確．

考點：壓強的大小及、杠桿、滑輪組的計算；質量的估測