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威海市2011年初中学业考试物理第12和第25两个试题是考查学生的综合素质的好题,值得一练.下面我们对这两道题作些分析。
图1例1(第12题)在图1所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作一段时间后灯熄灭,且只有一只电表的示数变大.若电路中只发生一处故障,且只发生在灯L或电阻R上.那么,将灯L和电阻R的位置对换后,下列判断正确的是()。
A.若R短路,则两电表的指针均无偏转
B.若R断路,则两电表的指针均发生偏转
C.若L短路,则两电表的指针均发生偏转
D.若L断路,则两电表的指针均无偏转
解析:由题意可知,这道题的关键条件是:电路工作一段时间后灯熄灭,且只有一只电表的示数变大;电路中只发生一处故障,且只发生在灯L或电阻R上.灯L和电阻R的故障都有断路或短路两种可能.结合4个选项,分别对电阻R和灯L分析.
如果是电阻R短路,L完好。这种故障电源电压全部加在灯L上,灯L不会熄灭,电流表和电压表示数均变大,与题设条件“只有一只电表示数变大”矛盾,说明不可能是电阻R短路.
如果是电阻R断路,L完好。这种故障使原闭合回路不再闭合,处于开路状态,电路中无电流,灯L熄灭,电流表中示数为零,电压表的两端均接在电源正极,也无示数.这与“只有一只电表示数变大”的题设条件矛盾,说明不可能是电阻R断路.将灯L和电阻R的位置对换后,电路仍然不闭合.电流表中无电流,只有电压表的读数等于电源电压.以上两个理由都说明选项B错误.
如果是灯L短路,R完好。这种故障使灯L熄灭,回路中电流增大,电流表的示数增大,电压表示数减小,满足“只有一只电表示数变大”的题设条件.将灯L和电阻R的位置对换后,回路仍闭合,两电表的指针均发生偏转.以上两个理由都说明选项C正确.
如果是灯L断路,R完好。这种故障使回路不再闭合,灯L熄灭,电流表示数为零,电压表的示数等于电源电压,故电压表的示数变大,满足“只有一只电表示数变大”的题设条件.将灯L与电阻R的位置对换后,回路仍不闭合,两只电表指针均无偏转.以上两个理由都说明选项D正确.
综上,该题的选项C、D是正确的.
图2例2(第25题)图2是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2,高为0。2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量、厚度不计).AB是长为0。3m,体积和质量都不计的硬杆.当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撤开,水通过排水管流出冲洗厕所.(已知水的密度为1×103kg/m3,g=10N/kg)
请解答下列问题.
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(2)浮筒A的重力是多少?
(3)水箱中水多深时盖片B又自动关上?
解析:(1)盖片B所受压强
图3p=ρ水gh
=1。0×103kg/m3×10N/kg×(0。2 0。3)m
=5。0×103Pa。
水对盖片B的压力
F=ps=5。0×103Pa×60×10-4m2
=30N。
(2)浮筒A的受力分析如图3。
F浮=ρ水gV排
=1。0×103kg/m3×10N/kg×400×10-4m2×0。2m
=80N。
由平衡条件得浮筒A所受的重力为
G=F浮-F=80N-30N=50N。
(3)设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h1时,盖片B又自动关上.
此时,F′浮=G,即ρ水gV1=G,此时硬杆对盖片B的拉力为0.
由1。0×103kg/m3×10N/kg×400×10-4m2×h1=50N,
求出h1=0。125m。
水箱中水的深度为
h2=h1 0。3m=0。125m 0。3m=0。425m。
图1例1(第12题)在图1所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作一段时间后灯熄灭,且只有一只电表的示数变大.若电路中只发生一处故障,且只发生在灯L或电阻R上.那么,将灯L和电阻R的位置对换后,下列判断正确的是()。
A.若R短路,则两电表的指针均无偏转
B.若R断路,则两电表的指针均发生偏转
C.若L短路,则两电表的指针均发生偏转
D.若L断路,则两电表的指针均无偏转
解析:由题意可知,这道题的关键条件是:电路工作一段时间后灯熄灭,且只有一只电表的示数变大;电路中只发生一处故障,且只发生在灯L或电阻R上.灯L和电阻R的故障都有断路或短路两种可能.结合4个选项,分别对电阻R和灯L分析.
如果是电阻R短路,L完好。这种故障电源电压全部加在灯L上,灯L不会熄灭,电流表和电压表示数均变大,与题设条件“只有一只电表示数变大”矛盾,说明不可能是电阻R短路.
如果是电阻R断路,L完好。这种故障使原闭合回路不再闭合,处于开路状态,电路中无电流,灯L熄灭,电流表中示数为零,电压表的两端均接在电源正极,也无示数.这与“只有一只电表示数变大”的题设条件矛盾,说明不可能是电阻R断路.将灯L和电阻R的位置对换后,电路仍然不闭合.电流表中无电流,只有电压表的读数等于电源电压.以上两个理由都说明选项B错误.
如果是灯L短路,R完好。这种故障使灯L熄灭,回路中电流增大,电流表的示数增大,电压表示数减小,满足“只有一只电表示数变大”的题设条件.将灯L和电阻R的位置对换后,回路仍闭合,两电表的指针均发生偏转.以上两个理由都说明选项C正确.
如果是灯L断路,R完好。这种故障使回路不再闭合,灯L熄灭,电流表示数为零,电压表的示数等于电源电压,故电压表的示数变大,满足“只有一只电表示数变大”的题设条件.将灯L与电阻R的位置对换后,回路仍不闭合,两只电表指针均无偏转.以上两个理由都说明选项D正确.
综上,该题的选项C、D是正确的.
图2例2(第25题)图2是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2,高为0。2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量、厚度不计).AB是长为0。3m,体积和质量都不计的硬杆.当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撤开,水通过排水管流出冲洗厕所.(已知水的密度为1×103kg/m3,g=10N/kg)
请解答下列问题.
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(2)浮筒A的重力是多少?
(3)水箱中水多深时盖片B又自动关上?
解析:(1)盖片B所受压强
图3p=ρ水gh
=1。0×103kg/m3×10N/kg×(0。2 0。3)m
=5。0×103Pa。
水对盖片B的压力
F=ps=5。0×103Pa×60×10-4m2
=30N。
(2)浮筒A的受力分析如图3。
F浮=ρ水gV排
=1。0×103kg/m3×10N/kg×400×10-4m2×0。2m
=80N。
由平衡条件得浮筒A所受的重力为
G=F浮-F=80N-30N=50N。
(3)设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h1时,盖片B又自动关上.
此时,F′浮=G,即ρ水gV1=G,此时硬杆对盖片B的拉力为0.
由1。0×103kg/m3×10N/kg×400×10-4m2×h1=50N,
求出h1=0。125m。
水箱中水的深度为
h2=h1 0。3m=0。125m 0。3m=0。425m。