Question

【題目】如圖所示裝置是育才物理興趣小組設計的“測體儀”的原理圖，該儀器可以用來測量物體的體積．已知電源電壓恒為6V，R0為定值電阻且大小為5Ω，R是一根長10cm、阻值為10Ω的均勻電阻絲．一托盤固定在彈簧上，該彈簧受力變化1N，彈簧長度就變化1cm．底面積為200cm2的圓柱形容器放在托盤內，裝有10cm深的水．托盤外固定一根輕質硬桿CDE，C端懸掛一根足夠長的細線．托盤與彈簧的連接處通過硬桿與滑片P連接在一起．測量物體體積時，將其懸掛在細線的末端，浸沒在水中（物體浸沒后水未溢出），且不與容器底接觸．當細線末端不懸掛物體時，滑片P恰好在A端．求：

（1）細線末端不懸掛物體時，容器底部所受水的壓力_________；

（2）當細線末端懸掛一物體時，電流表示數變化了0.1A，則待測物體體積為多少__________？

（3）當待測物體體積為__________時，R消耗的電功率有最大值，且最大值為多少_________？

Answer 1

【答案】20N 3 5 18W

【解析】

（1）容器底部所受水的壓強P=gh=1.0kg/,壓力F=PS=1000Pa=20N；（2）I===0.4A,所以=0.4A+0.1A=0.5A,===12,=-=12，變小3，彈簧長度下降3cm,由題意該彈簧受力變化1N，彈簧長度就變化1cm可知彈簧受力變化了3N,重3N水的體積V===3;(3) 當R 連入電路的阻值和R0相等時R消耗的電功率最大值即R連=5時，結合題意可知彈簧受力應該變化5N，即物體在液體中所受浮力為5N,所以物體的體積=5時R消耗的電功率有最大值P最大=18W