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胡克定律
弹力的大小和形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸(或压缩)形变来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上,物体越重,把弹簧拉得越长,弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形变叫做弯曲形变。对于弯曲形变来说,弯曲得越厉害,产生的弹力就越大。例如,把弓拉得越满,箭就射得越远;把物体放在支持物上,物体越重,支持物弯曲得越厉害,支持力就越大。
在金属丝的下面挂一个横杆,用力扭这个横杆,金属丝就发生形变,这种形变叫扭转形变。放开手,发生扭转形变的金属丝产生的弹力会把横杆扭回来。金属丝扭转角度越大,弹力就越大。
定量的研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂,我们经常遇到的是弹簧的拉伸(或压缩)形变。实验表明:弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。写成公式就是F=kx,其中k是比例常数,叫做弹簧的劲度系数,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。对于直杆和线的拉伸(或压缩)形变,也有上述比例关系。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。
胡克定律有它的适用范围。物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再用,这时即使撒去外力,物体也不能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。
(1)弹簧测力计的工作原理遵从 定律。当用弹簧测力计测物体重力时弹簧的形变主要
是(选填“拉伸形变”、“弯曲形变”或“扭转形变”)。
(2)使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,是为了避免超过弹簧的 。
(3)弹簧的 在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力,它与受力大小
(选填“有关”或“无关”),它的单位是 (选填“N/m”、“N/m2”或“N•m”)。
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电水壶
电水壶如图甲所示,它的工作原理是:接通电源,水温上升到100℃开始沸腾,水蒸气使双金属片变形推动蒸汽开关,使电水壶在水烧开后自动断电(下次烧水需重新闭合蒸汽开关).如蒸汽开关失效,壶内的水会被烧干,发热元件温度急剧上升,发热盘底部也有一个双金属片开关,会因热传导作用温度急剧上升,断开电源.
图乙是双金属片开关原理图,A为双金属片,由两层不同金属粘合而成,受热时二者膨胀的快慢不同.未通电或低于预定温度时,双金属片A和静片B上的触点接通,发热盘工作,当温度达到预定温度时,双金属片向左弯曲(温度越高,弯曲程度越大),电路断开.C是调节旋钮,调节它可改变双金属片与静片弹性接触的力度.
现在很多高档的电热水壶采用了PTC加热元件.图丙是PTC材料的电阻随温度变化的关系图像.使用PTC加热元件,可防止因干烧出现着火危险.PTC加热元件的自动控制温度性能是绝对可靠的,它靠PTC的电阻变化控制温度,不是依靠触点控制。
(1)从安全用电考虑,电水壶金属外壳选用_______(两/三)线插头。
(2)为保证安全,电水壶蒸汽开关与双金属片开关应______(串联/并联)连接。
(3)关于图甲电水壶中的双金属片,下列说法正确的是______。
A.双金属片受热时,金属层a比b膨胀快
B.调节旋钮C,使静片B向左弯曲,双金属片断开的温度值升高
C.蒸汽开关与发热盘底部的双金属片开关总是同时断开
D.双金属片触点频繁通断电,容易烧接在一起,水一定被烧干
(4)PTC电水壶通电后发热盘的最终温度范围应在______。
A.T0~T1 B.T1~T2 C.T2~T3 D.T3~T4
(5)PTC电水壶通电后,PTC发热材料功率随时间变化的图像是______。
A. B.
C. D.