由图象可知,当h≤6cm时,浸在水中的物体所受浮力的大小与浸入水中的深度成正比,而排开水的体积与浸入水中的深度成正比,
所以浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比。
(2)分析比较甲、乙、丙可知,合金块排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,即受到的浮力不同,说明浮力大小跟液体的密度有关。 (3)由图甲可知,合金块的重力G=4N, 合金块的质量:m合金==
=0.4kg,
由图乙可知,合金块浸没在水中时弹簧测力计的示数F′=3N, 则合金块完全浸没在水中时所受的浮力:F浮=G﹣F′=4N﹣3N=1N; 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等, 由F浮=ρ水gV排可得,合金块的体积: V合金=V排=则合金块的密度: ρ合金=
=
=4×103kg/m3=4g/cm3。
=
=1×104m3,
﹣
(4)①由图丁可知,金属块浸没在某液体中时弹簧测力计的示数F″=3.2N, 则合金块完全浸没在某液体中时所受的浮力:F浮′=G﹣F″=4N﹣3.2N=0.8N, 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等, 所以,由F浮=ρgV排可得:
=
,
则:ρ液=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3。
②合金球悬浮在某液体中时所受的浮力:F浮″=G=4N, 由F浮=ρ水gV排可得,合金球的体积:
V球=V排′===5×104m3,
﹣
则空心部分的体积:
V空=V球﹣V=5×104m3﹣1×104m3=4×104m3=400cm3。 故答案为:(1)先变大后不变;如上图所示;正比; (2)浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关; (3)4; (4)400。
【点评】本题是探究影响浮力大小因素的实验,涉及到的知识点较多,熟练应用公式及变形公式即可正确解题,计算空心部分的体积是难点,对学生的分析能力要求较高。 16.(7分)小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材:额定电压为25v的小灯泡、电池组(二节干电池串联,电压为3V),电压表一块,滑动变阻器(10Ω,2A)定值电阻(R0=5Ω)、开关三个和导线若干。
﹣
﹣
﹣
(1)用笔画线代替导线,将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。 (2)闭合开关前,应将变阻器滑片滑到 右 (选填“左”或“右”)端。
(3)连接完电路后,小明只闭合S、S1时,移动滑片P,电压表示数发生改变;只闭合S、S2时,移动滑片P,小灯泡不发光。于是小明用电压表进行电路故障检测,把电压表并联在某电路元件两端,测试结果如表所示。则电路中一定存在的故障是 ③ (填写序号)
①灯泡L处断路 ②灯泡处短路 ③开关S2处断路
测试元件 电压表
灯泡L 无示数
开关S2 有示数
(4)排除故障后,小明继续实验。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为 2.5 V ②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2.25V ③小灯泡的额定功率为 0.75 W。
(5)当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时,灯泡的实际功率P“>”“<”或“=”)P额
【拓展】小红通过课外学习知道,干电池有一定的电阻,我们需要用它的“电压U”和“电阻r”两个物理量来描述它(如图3所示)。于是小红在小明完成步骤①后,将电压表并联在电池组两端,保持滑片P的位置不变,只闭合S、S2时,读出电压表示数为2.55V,则小明实验中所用电池组的电阻r是 1.5 Ω。
【分析】(1)根据电路图可知,电压表测并联部分电路两端的电压,即测灯泡两端的电压,结合由于灯泡的额定电压选择电压表的量程;
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处; (3)根据电压表的示数情况判断故障位置;
(4)第一步应使灯泡正常发光,进而知道电压表的示数;利用串联分压规律求出滑动变阻器接入的阻值,然后根据串联电路电压特点和欧姆定律以及电功率公式求出小灯泡的额定功率;
(5)当电阻不变时,由P=
可知,电压变为原来的一半,功率变为原来的四分之一,
实
> (选填
由于灯泡的电阻是变化的,当电压减小时,功率减小,电阻也减小,从而得出答案; 【拓展】根据串联电路特点和欧姆定律求出小明实验中所用电池组的电阻r。
【解答】解:(1)由电路图可知,电压表测并联部分电路两端的电压,即测灯泡两端的电压,由于灯泡的额定电压为2.5V<3V,
故只需将电压表的“3”接线柱与开关S1的右接线柱连接即可,如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即滑到右端。
(3)①若灯泡L处断路,将电压表与灯泡L并联,则电压表有示数且接近电源电压,故①不符合题意;
②若灯泡L处短路,将电压表与灯泡L并联,则电压表无示数,将电压表与开关S2并联,则电压表仍然无示数,故②不符合题意;
③若开关S2处断路,将电压表与开关S2并联,则电压表无示数且接近电源电压,故③符合题意。
(4)①只闭合S、S2,R与L串联,电压表测L两端的电压,移动滑片P,使电压表示数U额=2.5V,此时灯泡L正常发光;
②只闭合S、S1,R与R0串联,此时电压表测R0两端的电压U0=2.25V, 则有:
=
,即:
=
,解得:R滑=Ω,
③灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压:U滑′=U﹣U额=3V﹣2.5V=0.5V, 此时电路中的电流:I=
=
=0.3A,
则小灯泡的额定功率:P额=U额I=2.5V×0.3A=0.75W。 (5)当电阻不变时,由P=
可知,电压变为原来的一半,功率变为原来的四分之一,
由于灯泡的电阻是变化的,当电压减小时,功率减小,电阻也减小, 故当小灯泡两端的实际电压为额定电压一半时,小灯泡的实际功率P实>P额。 【拓展】由第(4)问可知,小灯泡正常发光时电路中的电流I=0.3A, 将电压表并联在电池组两端,其测量滑动变阻器和灯泡的总电压U′=2.55V, 则电池电阻两端的电压:Ur=U﹣U′=3V﹣2.55V=0.45V, 所以,所用电池组的电阻:r=
=
=1.5Ω。
故答案为:(1)如上图所示;(2)右;(3)③;(4)①2.5; ②0.75;(5)>;【拓展】1.5。
【点评】本题是一道测量小灯泡电功率的实验题,考查了实物图的连接、注意事项、电路故障分析、电功率的计算等,对于第(5)问,若能画出小灯泡的I﹣U图象,解题更直观,属于中考常考题型。
17.(7分)如图1所示,电源电压保持不变,定值电阳R1=10Ω,R2=5Ω.滑动变阻器R的规格为“30Ω2.5A”。电流表A2选用0﹣3A的量程,电压表选用0~15V的量程。闭合个
部
开
关
,
电
流
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A1
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示
数
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