Question

18．（一）小明用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，其裝置和彈簧測力計示數(shù)如圖1所示．（g取l0N/kg）
（1）分析圖甲、乙、丙，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
（2）為了探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系，可選用丙、丁圖的裝置來進(jìn)行操作．
（3）圓柱體浸沒在水中時受到的浮力是4N，圓柱體的體積是4×10^-4m³．
（4）用圖示實驗數(shù)據(jù)測出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．
（二）在測量小燈泡電功率的實驗中，電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為10Ω．
（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖2甲中的實物電路連接完整．要求：當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，連入電路的電阻變大；連線不得交叉．
（2）小宇同學(xué)閉合開關(guān)，移動滑片P到某一位置時，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖2甲中滑動變阻器的滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（3）小宇同學(xué)繼續(xù)移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖2丙所示的I-U關(guān)系圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W，還可以得出：小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）小葉同學(xué)按同一電路連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光，并很快熄滅，檢查后發(fā)現(xiàn)連線正確，請你找出她在實驗中兩個操作不當(dāng)之處是：①連接電路時開關(guān)沒有斷開；②連接電路時滑片沒有置于最大阻值處．

Answer 1

分析 （一）（1）分析圖示實驗，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象得出實驗結(jié)論；
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，分析圖示實驗，然后答題；
（3）物體的重力與測力計拉力之差是物體受到的浮力，根據(jù)浮力公式求出物體的體積；
（4）根據(jù)浮力公式求出鹽水的密度；
（二）（1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表量程，根據(jù)題目要求確定滑動變阻器的接法，把電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路；
（2）由圖示電壓表確定其量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)電壓表示數(shù)與燈泡額定電壓間的關(guān)系，根據(jù)電路圖確定滑片的移動方向；
（3）由圖象求出燈泡額定電壓對應(yīng)的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率；根據(jù)燈泡電流隨電壓的變化關(guān)系，由P=UI判斷燈泡實際功率如何隨電壓變化；
（4）連接實物電路時，開關(guān)要斷開，滑動變阻器滑片要移到阻值最大位置處．

解答 解：
（一）（1）由圖甲、乙、丙所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)；
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，由圖示實驗可知，圖丙、丁所示實驗中物體排開液體的密度、物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，可以選用圖丙、丁所示實驗探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系；
（3）由圖甲、丙所示實驗可知，圓柱體浸沒在水中時受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
浮力：F_浮=ρ_水gV_排，圓柱體的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
（4）由圖甲、戊所示實驗可知，圓柱體浸沒在鹽水中所受浮力：F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
（二）（1）燈泡正常發(fā)光時電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，則電流表選0～0.6A量程，當(dāng)滑動變阻器的滑片向左移動時，連入電路的電阻變大，則滑動變阻器應(yīng)接右下接線柱B，把電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示：

（2）由圖乙所示電壓表可知，其量程為0～3V量程，分度值是0.1V，其示數(shù)為2.2V，小于燈泡額定電壓，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)減小滑動變阻器分壓，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓變大，
由電路圖可知，應(yīng)把滑動變阻器的滑片P向B端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（3）由I-U圖象可知，燈泡額定電壓2.5V所對應(yīng)的電流是0.2A，
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由I-U圖象可知，
隨燈泡電壓的增大，燈泡電流增大，燈泡實際功率P=UI增大．
（4）連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)光，說明連接電路時，
沒有斷開開關(guān)；燈泡發(fā)出明亮耀眼的光，說明電路電流很大，
電路電阻很小，連接電路時，滑動變阻器滑片沒有置于最大阻值處．
故答案為：（一）（1）物體排開液體的體積；（2）丙、��；（3）4；4×10^-4；（4）1.1×10³；
（二）（1）電路圖如圖所示；（2）2.2；B；（3）0.5；增大；（4）①連接電路時開關(guān)沒有斷開；②連接電路時滑片沒有置于最大阻值處．

點評 （一）本題考查了探究影響浮力大小因素實驗、求物體的體積與密度問題，要掌握稱重法測浮力的方法、應(yīng)用浮力公式即可解題，應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵；
（二）本題考查了連接實物電路圖、電表讀數(shù)、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、求燈泡額定功率、連接電路時的注意事項等，對電表進(jìn)行多讀數(shù)時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．