Question

9．小科了解到象山港跨海大橋已在2012年12月29日正式通車(chē)，該橋?yàn)殡p塔雙索面斜拉橋橋型，長(zhǎng)約6.7公里，寬度25.5米，主跨688米，大橋能安全承受的最大風(fēng)速46.5m/s，為全國(guó)之最．他對(duì)大橋的科學(xué)問(wèn)題產(chǎn)生了興趣．
（1）將大橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，取其部分可抽象成如圖丙所示的模型，為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當(dāng)增加（填“增加”或“減小”）橋塔的高度．
（2）在建橋過(guò)程中，我國(guó)自主研制的巨型“天一號(hào)“起吊運(yùn)架船要把2180t的箱梁提升30m，至少需做6.54×10⁸J的功．（g=10牛/千克）
（3）為了測(cè)量大橋風(fēng)速，小科設(shè)計(jì)了如圖3所示的裝置：一根粗細(xì)均勻、電阻隨長(zhǎng)度均勻變化的金屬桿上套一絕緣輕質(zhì)彈簧，左端固定在0點(diǎn)，右端與中心有孔、表面豎直的金屬迎風(fēng)板相連，金屬桿水平放置，迎風(fēng)板與金屬桿接觸良好；電路中左端導(dǎo)線(xiàn)與金屬桿的左端相連，右端導(dǎo)線(xiàn)連接在迎風(fēng)板上并可隨迎風(fēng)板移動(dòng)，R是定值電阻，a、b、c、d為四個(gè)接線(xiàn)柱．在他的設(shè)計(jì)中，若要求在風(fēng)力增大時(shí)，接入電路的電表的示數(shù)也隨之而增大，則應(yīng)該B
A、在a、b之間接電流表，在c、d之間接導(dǎo)線(xiàn)
B、只在a、b之間接電流表
C、在c、d之間接電壓表，在a、b之間接導(dǎo)線(xiàn)
D、只在c、d之間接電壓表

Answer 1

分析 （1）通過(guò)橋高度的變化，結(jié)合圖示模型分析出杠桿五要素中哪個(gè)量發(fā)生了變化，然后再利用杠桿平衡條件分析出原因．
（2）已知橋梁的質(zhì)量和提升高度，根據(jù)公式W=Gh可求做的功．
（3）先根據(jù)選項(xiàng)判斷電路的連接方式，再根據(jù)風(fēng)力增大判斷電路電阻的變化，利用歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)判斷電表示數(shù)的變化；

解答 解：
（1）由圖丙可知，若增加塔橋的高度，即增加了支點(diǎn)O到F₂的距離，即增大了動(dòng)力臂L₁，根據(jù)公式F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$，可以得到，在阻力和阻力臂，不變的情況下，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力越小即橋?qū)︿撍鞯睦�力就越小�?br />（2）做的功為W=Gh=mgh=2180000kg×10N/kg×30m=6.54×10⁸J．
（3）A、在a、b之間接電流表，在c、d之間連接導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，會(huì)造成電源短路，故A不正確；
B、只在a、b之間接電流表時(shí)，電路為串聯(lián)電路，電流表測(cè)電路中的電流，當(dāng)風(fēng)力增大時(shí)接入電路的電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，故B正確；
C、在c、d之間接電壓表，在a、b之間連接導(dǎo)線(xiàn)，電壓表測(cè)O和迎風(fēng)板之間電阻兩端的電壓，當(dāng)風(fēng)力增大時(shí)接入電路的電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，電阻R兩端的電壓變大，根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于分電阻的電壓之和可知，電壓表的示數(shù)變小，故C不正確；
D、只在c、d之間接電壓表時(shí)，電壓表斷路，故D不正確；
故答案為：（1）增加；
（2）6.54×10⁸J；
（3）B．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)、電學(xué)綜合題，考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用、功的計(jì)算和歐姆定律的應(yīng)用，綜合性強(qiáng)，要求認(rèn)真審題，靈活應(yīng)用相關(guān)知識(shí)分析回答．