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某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关,如图1所示.该装置主要由滑轮组,重物C...

某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关,如图1所示.该装置主要由滑轮组,重物C、铁块D、电磁铁E以及杠杆AB和控制电路组成,重物C通过细绳与动滑轮Q相连,重物C、铁块D分别通过支架固定在杠杆AB两端,支架与杠杆垂直.杠杆的B端置于水平台面上,杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动,自动拉开开关被拉开前,杠杆在水平位置处于平衡状态,已知滑轮Q的质量为0.2kg,OA:OB=3:1,重物C、铁块D的质量分别为1.5kg和3kg,若刚好拉开开关所需的拉力T为6N,D的正上方有一电磁铁,它对D的吸引力大小F与通过的电流I的关系(如图2所示),电源电压为12V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,不计电磁铁电阻,不计细绳、杠杆的重力和一切摩擦,g取10N/kg.求:manfen5.com 满分网
(1)当控制电路上的电键S断开,杠杆B端对水平台面的压力刚好为零时,与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是多少?
(2)闭合控制电路上的电键S后,当变阻器的滑片移到中点时,自动拉开开关刚好被拉开,则保护电阻R的电阻值是多少?
(1)以杠杆为研究对象,因为杠杆平衡,根据杠杆的平衡条件得出两边受力的大小关系,细绳上的拉力根据动滑轮的特点求得; (2)自动拉开开关刚好被拉开,说明拉力T为6N,根据动滑轮的特点可求出杠杆A端的力,再根据杠杆平衡条件可求出杠杆B端的力,再由D的重力可知电磁铁的吸力,由图象可找出相应的电流,然后由欧姆定律示出保护电阻R的电阻值. 【解析】 (1)杠杆AB的B端受到的力是D的重力:FB=GD=mg=3kg×10N/kg=30N,根据杠杆平衡条件得:FA×OA=FB×OB,因为OA:OB=3:1,所以FA:FB=1:3,FA=10N, GC=m′g=1.5kg×10N/kg=15N,GQ=m″g=0.2kg×10N/kg=2N,根据重物C静止,2T′=GQ+GC-FA,代入数据得:T′=3.5N. (2)自动拉开开关刚好被拉开,说明拉力T为6N,2T=GQ+GC-FA′,FA′=GQ+GC-2T=2N+15N-2×6N=5N, 根据杠杆平衡条件,FA′×OA=FB′×OB,因为OA:OB=3:1,所以FA′:FB′=1:3,FB′=15N, 根据重物D静止,F引+FB′=GD,所以,F引=15N,由图象可此时电流为:0.6A. 电路总电阻:R===20Ω,所以R的电阻值为:20Ω-10Ω=10Ω. 答:(1)与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是3.5N. (2)保护电阻R的电阻值是10Ω.
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考点分析:
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的总电压U/V
11.534.5
2224
32.41.23.6
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②由表中数据发现串联电路中各部分电压之和逐渐变______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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