电学进阶典题详解20题第11题——2024年南充市中考物理压轴题第25题——力电综合题，文字信息量大，难度亦大，尤其第三问，真实考场，可以战略性放弃。

践行者初中物理电学典题详解第294题

25.（计算）科创小组设计利用电流表测量质量的装置如图。现截取适当长度的电阻片R（它的阻值随长度L的变化图像如图乙）作为滑动变阻器接入电路，如图甲所示。如图甲中，电源电压6V恒定不变，电流表量程为0~0.6A。当滑片P在最下端时，电流表示数为0.6A。装置中托盘与圆柱形实心塑料浮筒M通过硬质绝缘细杆固定连接，整体漂浮在装有足够深水的柱形薄壁容器中，且只能竖直移动。托盘的质量为0.27kg；M高22cm，底面积为300cm²，质量为0.33kg；容器的底面积为400cm²,托盘通过滑杆带动滑片P上下移动。托盘中未放物体时，调节水量，使滑片P正好位于R最上端。托盘中放入物体A时，M刚好浸没，滑片P正好位于R最下端（g取10N/kg、ρ水=1.0×10kg/m³、不计滑片、滑杆、细杆的质量，忽略摩擦阻力，工作中水不溢出)。求:

⑴R0的阻值;

⑵物体A的质量;

⑶托盘中未放物体时，电流表的示数。

解析:⑴求R0的阻值:

1首先分析电路图和乙图可知:

①R0和R串联，

②A测电路中的电流I，

③当P置于最下端时，R接入电路中的阻值为0，

此时电路相当于R0的简单电路；

2由题意知:

①U=6V，

②I=0.6A，

则R0=U/I=6V/0.6A=10Ω；

⑵求A的质量:

1当物体M浸没在水中时，

对M进行竖直方向受力分析，可知它共受到以下几个力:

①方向竖直向上，水对M的浮力F浮，

②方向竖直向下，M的重力GM，

③方向竖直向下，托盘对M的压力F盘，

且F盘=G盘，

④方向竖直向下，物体A对M的压力FA，

且FA=GA，

由平衡条件可知:F浮=GM+G盘+GA；

2由题意可知:

①hM=22cm=0.22m，

SM=300cm²=300×10⁻⁴m²，

则VM=SMhM

=300×10⁻⁴m²×0.22m

=6.6×10⁻³m³，

因为M浸没在水中，

所以V排=VM，

所以F浮=ρ水gV排

=1.0×10³kg/m³×10N/kg×6.6×10⁻³m³，

=66N，

③mM=0.33kg，

则GM=mMg

=0.33kg×10N/kg

=3.3N，

④m盘=0.27kg，

则G盘=m盘g

=0.27kg×10N/kg

=2.7N，

综上:GA=F浮-GM-G盘

=66N-3.3N-2.7N

=60N，

则mA=GA/g

=60N/10N/kg

=6kg；

⑶求电流表示数:

1当没放物体A时，浮筒M受到的浮力为

F浮'=G盘+GM=6N，

则浮筒M排开水的体积为

V排'=F浮'/ρ水g

=6N/1.0×10³kg/m³×10N/kg

=6×10⁻⁴m³，

则浮筒M浸入的深度为

h1=V排'/SM

=6×10⁻⁴m³/300×10⁻⁴m²

=0.02m，

2当放入A后增加的浮力为GA，

即△F浮=GA=60N，

增加的排开水的体积

△V排=△F浮/ρ水g

=60N/1.0×10³kg/m³×10N/kg

=6×10⁻³m³，

又S容=400cm²=400×10⁻⁴m²，

则液面升高的距离

h3=△V排/S容

=6×10⁻³m³/400×10⁻⁴m²，

=0.15m

=15cm，

则滑片P移动的距离为

h3=hM-h1-h2

=22cm-2cm-15cm

=5cm；

由图乙可知，

当h3=5cm时，

R=50Ω，

所以托盘中未放物体时，

电流表示数为I0=U/(R+R0)

=6V/(50Ω+10Ω)

=0.1A。

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