Question

小明在學(xué)校科技活動中設(shè)計了一種“輸液報警器”（其示意圖如圖所示），當(dāng)滿瓶藥液用完時，與彈簧測力計的彈簧連接的金屬觸片B從圖示位置（對應(yīng)刻度值b）向上恰好與金屬觸片A接觸（對應(yīng)刻度值a），此時電路被接通，標(biāo)有“6V3W”的小燈泡正常發(fā)光．若電源電壓為10V，藥液體積為500mL，密度為1.04X10³kg/m³．則：（金屬輕桿、金屬棒、彈簧電阻不計，藥瓶質(zhì)量不計，g取10N/kg）
（1）a、b之間的刻度值之差為多少牛？
（2）電路消耗的總功率為多少瓦？
（3）電阻的阻值是多少歐？

Answer 1

解：（1）藥液的體積：
v=500mL=500×10^-6m³，
藥液的質(zhì)量：
m=ρv=1.04×10³kg/m³×500×10^-6m³=0.52kg，
藥液的重力：
G=mg=0.52kg×10N/kg=5.2N．
當(dāng)指針指在b處時，彈簧測力計的示數(shù)為瓶和藥液的總重；當(dāng)指針指在a處時，觸點AB接觸，電鈴響說明藥液用完，此時彈簧測力計示數(shù)為瓶的重力（藥瓶質(zhì)量不計）；
由此可知a、b之間的刻度值之差為藥液的重力5.2N；
（2）由圖示可知，燈泡與電阻串聯(lián)，即電流相等，
∵P=UI，
∴電路中的電流：
I=I_燈===0.5A，
故電路消耗的總功率：
P=UI=10V×0.5A=5W；
（3）∵燈泡與電阻串聯(lián)，U_燈=6V，
∴U_R=10V-6V=4V，
I_R=I_燈=0.5A，
∵R=
∴電阻阻值：
R===8Ω．
答：（1）a、b之間的刻度值之差為5.2牛；
（2）電路消耗的總功率為5瓦；
（3）電阻的阻值是8歐．
分析：（1）圖示彈簧測力計，當(dāng)指針指在b處時，彈簧測力計的示數(shù)為瓶和藥液的總重，開始輸液；當(dāng)指針指在a處時，觸點AB接觸，電路為通路，電鈴響說明藥液用完，此時彈簧測力計示數(shù)為瓶的重力；a、b之間的刻度值之差為藥液的重力．利用密度公式和重力公式求出藥液重力即可；
（2）已知燈泡的額定電壓和額定功率，可以知道電路中的電流，又知電源電壓，根據(jù)P=UI計算消耗的總功率；
（3）已知電源電壓和燈泡兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路具有分壓作用可以知道電阻兩端電壓，又知電路電流，根據(jù)歐姆定律解得電阻阻值．
點評：本題考查了學(xué)生對密度公式、重力公式、歐姆定律、電功率公式等的掌握和運(yùn)用，涉及到小科技制作，要能清楚其中的道理，對于計算的部分，只要熟練掌握公式即可解決．