Question

【題目】如圖所示是某同學設計的一臺浮力電子秤，其結構由浮力秤和電路兩部分組成，小筒底面積為10cm2，大筒底面積為50cm2，裝有適量水，金屬滑片P固定在托盤下面并隨托盤一起自由滑動（滑片質量和滑片受到導線的拉力均忽略不計），定值電阻R0＝8Ω，AB是一根長為20cm的均勻電阻絲，其阻值為20Ω，電源電壓為6V．當托盤中不放物體時，P位于A端，小筒浸入水中5cm（稱量過程中大筒水未溢出），則：R0在電路中的作用是_____，托盤和小筒的總質量為_____g，當開關S閉合且在托盤中放入質量為100g的物體時，R0消耗的功率為_____W。

Answer 1

【答案】保護電路 50 0.72

【解析】

（1）串聯電路，各電阻起到分壓的作用，從而保護電路；

（2）根據漂浮時，浮力等于重力分析解答；

（3）托盤中放入100g的物體時，仍然處于漂浮狀態，浮力仍等于重力，所以增加的浮力等于增加的重力，根據求出增加的排開水的體積，再根據V=Sh算出增加的深度；根據“AB是一根長為20cm的均勻電阻絲，其阻值為20Ω”求出電阻的變化值，得出連入電路的電阻，根據歐姆定律求出電路的電流，最后根據算出電阻R0消耗的功率。

（1）當滑片P在最下端時，R的連入電路中的電阻為零，若電路中沒有R0，將會造成電源短路，故R0在電路中起到保護電路的作用；

（2）托盤中不放物體時，小筒浸入水中5cm，排開水的體積為：

；

小桶受到的浮力為：；

托盤和小筒處于漂浮狀態，浮力等于重力，則托盤和小筒的總重力：；

托盤和小筒的總質量為：；

（3）在托盤中放入質量為100g的物體時，托盤和小筒仍處于漂浮狀態，浮力仍等于重力，所以浮力的增加量等于重力的增加量，即，根據可得：；

根據V=Sh可得，增加的浸入深度：；

大筒中水面上升的高度：；

因為：，其中d為小筒向下移動的距離，所以小桶向下移動的距離：；小桶下降0.08m，此時滑片下滑，則變阻器連入電路的長度變為，根據題意可知12cm的電阻絲的電阻為12Ω，即；

因為R和R0串聯，由歐姆定律可得，此時電路的電流為：；

R0消耗的功率：.