Question

5．（1）如圖1所示，在燒瓶?jī)?nèi)裝入少量水，用氣筒往瓶里打氣，在瓶塞跳出的瞬間，瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧．該白霧是水蒸氣液化（填物態(tài)變化名稱）形成的．該實(shí)驗(yàn)說明，做功是改變物體內(nèi)能的一種方式．

（2）在探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”某同學(xué)提出如下猜想：
猜想Ⅰ．與兩物體接觸面的粗糙程度有關(guān)；猜想Ⅱ．與兩物體之間壓力大小有關(guān)．
①為了驗(yàn)證上述猜想，他采用了如圖2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使固定物體上表面水平，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，使木塊在固定物體上滑動(dòng)．為了用彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)表示滑動(dòng)摩擦力的大小，應(yīng)讓木塊沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
②實(shí)驗(yàn)時(shí)，他用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊所受重力為1.0N，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50g．通過在木塊上面添加鉤碼來改變木塊與固定物體之間的壓力大��；通過更換木塊下面的固定物體來改變接觸面之間的粗糙程度．該同學(xué)準(zhǔn)備了較長(zhǎng)的木板和鐵板作為可供選擇的固定物體．他做了3次實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	固定物體	木塊上放置鉤碼的數(shù)量（個(gè)）	彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)（N）
1	鐵板	1	0.5
2	鐵板	2	0.6
3	木板	1	0.3

分析1、3（填寫實(shí)驗(yàn)序號(hào)）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以初步驗(yàn)證猜想Ⅰ．
分析1、2（填寫實(shí)驗(yàn)序號(hào)）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以初步驗(yàn)證猜想Ⅱ．
（3）莉莉利用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量小燈泡的額定功率，已知待測(cè)小燈泡額定電壓為4.5V，小燈泡額定功率約為1W，電源電壓恒為6V．

①閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片B（選填“A”或“B”）端．
②若有三個(gè)滑動(dòng)變阻器，規(guī)格分別為R₁（5Ω  2A）、R₂（20Ω  1A），R₃（100Ω  0.1A），則應(yīng)選擇R₂（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．
③將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，經(jīng)檢查燈泡是完好的，則故障可能是導(dǎo)線f（選填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”）出現(xiàn)斷路．
④排除故障后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為4.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖4所示，則小燈泡額定功率的測(cè)量值為0.99W．
⑤若該小燈泡被燒壞了，斷開開關(guān)后，某同學(xué)用規(guī)格為“4.5V 1.5W”的小燈泡替換已燒壞燈泡．閉合開關(guān)后，為使其兩端電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)讓滑動(dòng)變阻器的滑片向A端移動(dòng)（選填“位置不變”、“向A端移動(dòng)”、“向B端移動(dòng)”）．

Answer 1

分析 （1）改變物體內(nèi)能的兩種方法：對(duì)物體做功、熱傳遞．對(duì)物體做功物體的內(nèi)能增加，物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減少；物體吸收熱量?jī)?nèi)能增加，物體放出熱量?jī)?nèi)能減少；物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)稱為液化；
（2）在探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，利用二力平衡來測(cè)量摩擦力的大��；同時(shí)知道影響摩擦力大小的因素是壓力和接觸面的粗糙程度，據(jù)此根據(jù)控制變量法做出分析；
（3）①閉合開關(guān)前，變阻器滑片應(yīng)置于最大阻值處；
②求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，以及滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，根據(jù)提供的滑動(dòng)變阻器的最大電流和最大阻值進(jìn)行選擇；
③根據(jù)電壓表、電流表和燈泡的工作情況，結(jié)合電路的三種狀態(tài)，可對(duì)電路中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析；
④根據(jù)電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)，再根據(jù)P=UI可計(jì)算電功率的大小；
⑤計(jì)算所換的燈泡的電阻值，與原燈泡的電阻相比較，再根據(jù)串聯(lián)分壓，可判斷滑片的移動(dòng)情況．

解答 解：（1）用氣筒向裝有少量水的瓶里打氣，瓶?jī)?nèi)氣壓增大，當(dāng)氣壓把瓶塞從瓶口推出時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)瓶塞做功，使氣體自身的內(nèi)能減少，溫度降低，受溫度降低的影響，瓶口周圍的水蒸氣液化成小水滴，這些小水滴就是看到的白霧，該現(xiàn)象表明，物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能會(huì)減小．
（2）①為了用彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)表示滑動(dòng)摩擦力的大小，應(yīng)讓木塊沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力，大小才相等；
②若要驗(yàn)證摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度有關(guān)，應(yīng)控制壓力大小相同，只改變接觸面不同，故1、3兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合要求；
若要驗(yàn)證摩擦力與兩物體之間壓力大小有關(guān)，應(yīng)控制接觸面的粗糙程度相同，只改變壓力大小不同，故1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合要求；
（3）①閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于最大阻值處，即應(yīng)置于B端．
②由公式P=UI得，
燈泡正常工作時(shí)，電路中的電流：I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{4.5V}$≈0.22A，所以變阻器R₃不合適；
燈泡正常工作時(shí)，兩端的電壓為4.5V，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為6V-4.5V=1.5V，
則變阻器的電阻為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω，所以變阻器R₁不合適；
因此在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是R₂；
③將滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路為斷路；
電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表可以與電源的兩極接通．若經(jīng)檢查燈泡是完好的，則故障可能是導(dǎo)線f出現(xiàn)斷路．
④讀圖4可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.22A，則則小燈泡額定功率的測(cè)量值為P_額=U_額I′=4.5V×0.22A=0.99W．
⑤由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，額定電壓不變，新更換小燈泡的額定功率變大，則電阻變小，
由串聯(lián)分壓可知，同等情況下其分壓較小，閉合開關(guān)后，為使其兩端電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)讓滑動(dòng)變阻器的滑片向A端移動(dòng)，以減小變阻器的阻值，減小變阻器的分壓．
故答案為：（1）液化；做功；
（2）勻速直線；1、3； 1、2；
（3）①B；②R₂；③f；④0.99；⑤向A端移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) （1）了解做功與物體內(nèi)能的改變，知道液化現(xiàn)象的發(fā)生條件，可順利解答；
（2）能正確運(yùn)用二力平衡條件測(cè)量摩擦力的大小，能根據(jù)控制變量法對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究結(jié)果進(jìn)行分析與歸納，是解答此題的關(guān)鍵；
（3）本題考查了測(cè)量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)中，電路的連接、故障的判斷、元件的選擇、數(shù)據(jù)的計(jì)算等，綜合性強(qiáng)，有一定難度．