Question

（2008?青島）（1）曉麗發(fā)現(xiàn)媽媽經(jīng)常忘記關(guān)掉廚房的窗戶、水龍頭、煤氣開(kāi)關(guān)、電磁爐開(kāi)關(guān)．為了消除安全隱患，她想設(shè)計(jì)如下電路：
在廚房門口安裝紅、黃兩只燈泡．當(dāng)煤氣、電磁爐沒(méi)有都關(guān)閉時(shí)紅燈亮，都關(guān)閉時(shí)紅燈滅；當(dāng)窗戶、水龍頭沒(méi)有都關(guān)閉時(shí)黃燈亮，都關(guān)閉時(shí)黃燈亮．現(xiàn)在，給你紅、黃兩只燈泡，一個(gè)定值電阻，4個(gè)開(kāi)關(guān)，電源和導(dǎo)線若干，請(qǐng)你幫他在右圖中畫出這個(gè)電路圖（元件畫在相應(yīng)虛線框內(nèi)）．
（2）給你一支平底試管（厚度忽略不計(jì)），一個(gè)裝有足量水的水槽，一把刻度尺．請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量少量液體密度的裝置．要求：a．方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖；b．寫出測(cè)量過(guò)程，同時(shí)推導(dǎo)出液體密度表達(dá)式．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)煤氣、電磁爐沒(méi)有都關(guān)閉時(shí)紅燈亮，即有一個(gè)斷開(kāi)，紅燈亮；都關(guān)閉時(shí)，紅燈卻熄滅；由此判斷這兩個(gè)開(kāi)關(guān)沒(méi)有起到控制作用，應(yīng)是利用對(duì)燈泡短路的特點(diǎn)連接的；即煤氣、電磁爐上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)后，與燈泡并聯(lián)連接；
同理可知：窗戶、水龍頭上的開(kāi)關(guān)串聯(lián)后應(yīng)與黃燈并聯(lián)；紅燈和黃燈雖互不影響；但它們?nèi)羰遣⒙?lián)的，則煤氣、電磁爐兩個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)后同時(shí)也與黃燈并聯(lián)，影響黃燈，所以兩燈應(yīng)串聯(lián)連接，同時(shí)又不能對(duì)電源短路，所以需給紅燈和黃燈再串聯(lián)一個(gè)定值電阻．
（2）要根據(jù)設(shè)計(jì)的測(cè)量思路及原理來(lái)確定．利用浮力的知識(shí)來(lái)判斷液體和排開(kāi)水的質(zhì)量；但測(cè)量排開(kāi)水的體積和液體的體積如何測(cè)量是關(guān)鍵，由于給出的器材中沒(méi)有測(cè)量體積的工具，所以要通過(guò)測(cè)量平底試管（厚度忽略不計(jì)）浸入水的深度和液體在試管里的高度來(lái)間接求得．
根據(jù)選定的實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，圍繞著測(cè)量出的裝入液體后液體的質(zhì)量和排開(kāi)水的質(zhì)量相等，結(jié)合它們的體積和水的密度可求出液體的密度．
液體密度的表達(dá)式要根據(jù)計(jì)算公式利用測(cè)得量與已知的常數(shù)值來(lái)表示．

解答：解：（1）經(jīng)分析可知：煤氣、電磁爐兩個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)后，與紅燈并聯(lián)連接；窗戶、水龍頭上的開(kāi)關(guān)串聯(lián)后與黃燈并聯(lián)；
然后紅燈、黃燈和定值電阻串聯(lián)．如圖：

（2）a．方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖：

b．實(shí)驗(yàn)步驟：
①用刻度尺測(cè)量平底試管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)；
②讓空平底試管漂浮在水槽里的水面上的；用刻度尺測(cè)量平底試管露出液面的長(zhǎng)度L₁；
設(shè)空平底試管的底面積為s，則G_試管=G_排水1=ρ_水s（L-L₁）g----------（1）；
③往空平底試管裝入部分液體，測(cè)出液體的深度L₂；
G_液體=ρ_液體sL₂g-------（2）
④讓裝入液體的空平底試管漂浮在水槽里的水面上的；用刻度尺測(cè)量平底試管露出液面的長(zhǎng)度L₃；
則則G_液體+G_試管=G_排水2=ρ_水s（L-L₃）g---------（3）；
由（1）、（2、）（3）解得：ρ_液體=

L1-L3

L2

ρ水．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電路圖的設(shè)計(jì)，注意串并聯(lián)的工作特點(diǎn)；測(cè)密度的實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意在沒(méi)有測(cè)量質(zhì)量和體積的條件下轉(zhuǎn)換角度分析，利用試管漂浮在水面的條件解決．