Question

【题目】如图所示是某同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，小筒底面积为10cm2，大筒底面积为50cm2，装有适量水，金属滑片P固定在托盘下面并随托盘一起自由滑动（滑片质量和滑片受到导线的拉力均忽略不计），定值电阻R0＝8Ω，AB是一根长为20cm的均匀电阻丝，其阻值为20Ω，电源电压为6V．当托盘中不放物体时，P位于A端，小筒浸入水中5cm（称量过程中大筒水未溢出），则：R0在电路中的作用是_____，托盘和小筒的总质量为_____g，当开关S闭合且在托盘中放入质量为100g的物体时，R0消耗的功率为_____W。

Answer 1

【答案】保护电路 50 0.72

【解析】

（1）串联电路，各电阻起到分压的作用，从而保护电路；

（2）根据漂浮时，浮力等于重力分析解答；

（3）托盘中放入100g的物体时，仍然处于漂浮状态，浮力仍等于重力，所以增加的浮力等于增加的重力，根据求出增加的排开水的体积，再根据V=Sh算出增加的深度；根据“AB是一根长为20cm的均匀电阻丝，其阻值为20Ω”求出电阻的变化值，得出连入电路的电阻，根据欧姆定律求出电路的电流，最后根据算出电阻R0消耗的功率。

（1）当滑片P在最下端时，R的连入电路中的电阻为零，若电路中没有R0，将会造成电源短路，故R0在电路中起到保护电路的作用；

（2）托盘中不放物体时，小筒浸入水中5cm，排开水的体积为：

；

小桶受到的浮力为：；

托盘和小筒处于漂浮状态，浮力等于重力，则托盘和小筒的总重力：；

托盘和小筒的总质量为：；

（3）在托盘中放入质量为100g的物体时，托盘和小筒仍处于漂浮状态，浮力仍等于重力，所以浮力的增加量等于重力的增加量，即，根据可得：；

根据V=Sh可得，增加的浸入深度：；

大筒中水面上升的高度：；

因为：，其中d为小筒向下移动的距离，所以小桶向下移动的距离：；小桶下降0.08m，此时滑片下滑，则变阻器连入电路的长度变为，根据题意可知12cm的电阻丝的电阻为12Ω，即；

因为R和R0串联，由欧姆定律可得，此时电路的电流为：；

R0消耗的功率：.