溫州地區(qū)常下暴雨,導(dǎo)致水庫水位超過警戒線產(chǎn)生危險(xiǎn)。為自動測量水庫水位超出警戒線的高度,小明設(shè)計(jì)了一臺簡易水位測量儀,其工作原理如圖甲所示。密度比水大的圓柱體M底面積為10厘米2,物體M和N重力均為40牛,繩子繞過定滑輪把MN兩物體相連,調(diào)節(jié)繩子長度使M的下表面與水庫警戒線相平,輕質(zhì)杠桿OB繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動,物體N放在杠桿的B處,OB長102厘米,力敏電阻R1通過A處對杠桿產(chǎn)生支撐,OA長51厘米,力敏電阻R1阻值與所受壓力FA的關(guān)系如表乙所示。電路電源電壓U恒為6伏,R0的阻值不變,在電流表相應(yīng)的位置標(biāo)出水位高度。(杠桿OB自身重力、繩重和摩擦均不計(jì),水的密度ρ水=1.0×103千克/米3)
(1)隨著水庫水位超出警戒線的高度變大,電路中的電壓表示數(shù)將
變大
變大
(學(xué)法指導(dǎo):分析原理,列出思維過程流程圖:浮力變化→B處壓力變化→A處壓力變化→電阻R1變化→電壓表示數(shù)變化)。
壓力FA(牛) |
0 |
10 |
20 |
30 |
電阻R1(歐) |
20 |
15 |
10 |
5 |
(2)小明對自己制作的簡易水位測量儀進(jìn)行了如下測試并標(biāo)注刻度,請完成相關(guān)問題:
①已知圓柱體M還未浸入水中時(shí),電壓表示數(shù)為2伏,則R
0的阻值為
10
10
Ω。
②當(dāng)某次水位超過警戒線一定高度h,電流表示數(shù)為0.3安。請計(jì)算h的高度值?(寫出計(jì)算過程)
h的高度值為1m
h的高度值為1m
(3)若用這個(gè)完成測試的測量儀來測量海水超過警戒線的高度,只通過調(diào)節(jié)物體N在杠桿上放置的位置(其它條件不變),仍用電流表也能準(zhǔn)確讀出水位高度。則應(yīng)如何調(diào)節(jié)N的位置,并說出理由。(已知ρ
海水=1.02×10
3千克/米
3,杠桿平衡條件F
1L
1=F
2L
2、阿基米德原理F
浮=G
排液=ρ
液gV
排)
適當(dāng)向右調(diào)節(jié)N的位置,理由:若用這個(gè)完成測試的測量儀來測量海水超過警戒線的高度h,物體M排開液體的體積不變,由F浮=ρ液gV排可知物體M受到的浮力變大,則物體N對B點(diǎn)的壓力變大;要仍用電流表準(zhǔn)確讀出水位高度,F(xiàn)A和OA不變,由杠桿的平衡條件FB?OB=FA?OA可知,應(yīng)減小OB,即適當(dāng)向右調(diào)節(jié)N的位置
適當(dāng)向右調(diào)節(jié)N的位置,理由:若用這個(gè)完成測試的測量儀來測量海水超過警戒線的高度h,物體M排開液體的體積不變,由F浮=ρ液gV排可知物體M受到的浮力變大,則物體N對B點(diǎn)的壓力變大;要仍用電流表準(zhǔn)確讀出水位高度,F(xiàn)A和OA不變,由杠桿的平衡條件FB?OB=FA?OA可知,應(yīng)減小OB,即適當(dāng)向右調(diào)節(jié)N的位置
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