Question

4．閱讀短文，回答問題．
蘋果是一種智慧之果，它具有傳奇般的色彩，網絡上曾盛行這樣一種說法：上帝的蘋果樹共結了三個蘋果，第一個蘋果被亞當和夏娃偷吃了，第二個蘋果砸在了牛頓的頭上，第三個蘋果送給了喬布斯，下面就讓我們來一次有關蘋果的探索之旅吧！

（一）測量蘋果的密度：
方法一：如圖甲所示，用天平測得蘋果的質量為162g；若蘋果的體積為200cm³，則蘋果的密度為0.81g/cm³．
方法二：將蘋果輕放入裝滿水的溢水杯中，靜止時，蘋果漂浮在水面上，測得從杯中溢出水的體積為V₁；再用細針緩緩地將蘋果全部壓入水中，從杯中又溢出了體積為V₂的水．已知水的密度為p_水，則蘋果密度的表達式為ρ_蘋果=$\frac{{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$ρ_水．
（二）科學探究：蘋果電池的電壓大小U與電極插入蘋果的深度h的關系．
在蘋果中插入銅片和鋅片，就能自制成為一個蘋果電池，銅片是電池的正電極，鋅片是負電極．那么，蘋果電池的電壓大小與電極插入蘋果的深度有怎樣的關系呢？某實驗小組用如圖乙所示的實驗器材對該問題進行探究．
（1）請用筆畫線代替導線完成實物連接．
（2）實驗時，應保持其他條件不變，只改變電極插入蘋果的深度．
（3）小組同學測得的實驗數據如表：

電極插入的深度h/cm	1	2	3	4	5	6
蘋果電池電壓U/V	0.12	0.18	0.22	0.27	0.3	0.34

（4）分析表格中的數據，你能得到的實驗結論是蘋果電池的電壓大小隨電極插入蘋果深度的增加而增大．
（5）科學猜想：蘋果電池的電壓大小還可能與蘋果的種類有關．
（6）如果實驗前不知道蘋果電池的正負極，可以使用龜壓表來判斷，你認為還可以使用電流表（填一種實驗器材）來判斷．

Answer 1

分析 （一）（1）砝碼與游碼的示數之和為蘋果的質量，已知蘋果的質量與體積，由密度公式可求出蘋果的密度；
（2）蘋果漂浮在水面上時，對蘋果進行受力分析，由平衡條件求出蘋果所受的重力，
然后由浮力公式的變形公式求出蘋果的質量，根據蘋果完全浸入水中時排出水的總體積求出蘋果的體積，
然后根據密度公式求出蘋果的密度表達式．
（二）（1）電壓表要測蘋果電池的電壓，因此電壓表應并聯在蘋果電池的兩端，用開關控制電壓表與電池的連接與斷開，據此連接電路圖；
（2）實驗要探究蘋果電池電壓U大小與電極插入蘋果的深度h的關系，應保持其它條件不變，只改變電極插入蘋果的深度h；
（3）分析表中數據，找出電池電壓與電極插入深度間的關系從而得出結論；
（4）可從蘋果的種類、蘋果大小、兩電極間的距離、電極面積大小、電極材料等方面猜想，影響電池電壓大小的因素；
（5）可根據電流表指針的偏轉方向、根據發(fā)光二極管的單向導電性、小磁針靜止在電流磁場中N極的指向等判斷電池的正負極．

解答 解：
（一）（1）由圖示天平可知，砝碼質量為100g+50g+10g=160g，游碼示數是2g，
則蘋果質量為m=160g+2g=162g；
蘋果的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{162g}{200c{m}^{3}}$=0.81g/cm³；
（2）蘋果靜止地漂浮在水面上時，F_浮=G；
因為蘋果所受到的浮力F_浮=ρ_水gV₁，所以ρ_水gV₁=mg，
蘋果質量m=ρ_水V₁；
蘋果完全浸入水中時所排開水的體積等于蘋果的體積，
由題意知蘋果體積V=V₁+V₂，
蘋果的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=$\frac{{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$ρ_水；
（二）（1）電壓表經開關接在電池兩端，電路圖如圖所示：
；
（2）實驗時，應保持其它條件不變，只改變電極插入蘋果的深度h；
（4）由表中實驗數據可知，隨電極插入深度的增加，電池電壓增加；
（5）蘋果電池的電壓大小還可能與蘋果的種類（或蘋果大小、兩電極間的距離、電極面積大小、電極材料等）有關；
（6）如果實驗前不知道蘋果電池的正負極，可以使用電壓表來判斷，還可以使用：電流表（或發(fā)光二極管、小磁針等）來判斷；
故答案為：（一）162.4；0.81；$\frac{{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$ρ_水
（二）（1）如圖所示；
（2）電極插入蘋果的深度；
（4）蘋果電池的電壓大小隨電極插入蘋果深度的增加而增大；
（5）蘋果的種類等；
（6）電流表（或發(fā)光二極管、小磁針）．

點評 本題為實驗探究題，考查了天平的讀數、求蘋果密度等問題；探究了蘋果電池的電壓大小U與電極插入蘋果的深度h的關系，要知道砝碼質量與游碼示數之和為被測物體的質量；對蘋果進行受力分析、由平衡條件及浮力公式求出蘋果的質量是第二問的難點，也是解題的關鍵．