Question

18．（一）小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图1所示．（g取l0N/kg）
（1）分析图甲、乙、丙，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，可选用丙、丁图的装置来进行操作．
（3）圆柱体浸没在水中时受到的浮力是4N，圆柱体的体积是4×10^-4m³．
（4）用图示实验数据测出盐水的密度是1.1×10³kg/m³．
（二）在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω．
（1）请你用笔画线代替导线，将图2甲中的实物电路连接完整．要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉．
（2）小宇同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图2甲中滑动变阻器的滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）小宇同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图2丙所示的I-U关系图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W，还可以得出：小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）小叶同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中两个操作不当之处是：①连接电路时开关没有断开；②连接电路时滑片没有置于最大阻值处．

Answer 1

分析 （一）（1）分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论；
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，分析图示实验，然后答题；
（3）物体的重力与测力计拉力之差是物体受到的浮力，根据浮力公式求出物体的体积；
（4）根据浮力公式求出盐水的密度；
（二）（1）根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，根据题目要求确定滑动变阻器的接法，把电流表、滑动变阻器串联接入电路；
（2）由图示电压表确定其量程与分度值，读出电压表示数，根据电压表示数与灯泡额定电压间的关系，根据电路图确定滑片的移动方向；
（3）由图象求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；根据灯泡电流随电压的变化关系，由P=UI判断灯泡实际功率如何随电压变化；
（4）连接实物电路时，开关要断开，滑动变阻器滑片要移到阻值最大位置处．

解答 解：
（一）（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关；
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，由图示实验可知，图丙、丁所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，可以选用图丙、丁所示实验探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系；
（3）由图甲、丙所示实验可知，圆柱体浸没在水中时受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
浮力：F_浮=ρ_水gV_排，圆柱体的体积：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
（4）由图甲、戊所示实验可知，圆柱体浸没在盐水中所受浮力：F_浮盐水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮盐水=ρ_盐水gV_排，盐水的密度：ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮盐水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
（二）（1）灯泡正常发光时电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，则电流表选0～0.6A量程，当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，则滑动变阻器应接右下接线柱B，把电流表、滑动变阻器串联接入电路，电路图如图所示：

（2）由图乙所示电压表可知，其量程为0～3V量程，分度值是0.1V，其示数为2.2V，小于灯泡额定电压，要测量小灯泡的额定功率，应减小滑动变阻器分压，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端电压变大，
由电路图可知，应把滑动变阻器的滑片P向B端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）由I-U图象可知，灯泡额定电压2.5V所对应的电流是0.2A，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由I-U图象可知，
随灯泡电压的增大，灯泡电流增大，灯泡实际功率P=UI增大．
（4）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明连接电路时，
没有断开开关；灯泡发出明亮耀眼的光，说明电路电流很大，
电路电阻很小，连接电路时，滑动变阻器滑片没有置于最大阻值处．
故答案为：（一）（1）物体排开液体的体积；（2）丙、丁；（3）4；4×10^-4；（4）1.1×10³；
（二）（1）电路图如图所示；（2）2.2；B；（3）0.5；增大；（4）①连接电路时开关没有断开；②连接电路时滑片没有置于最大阻值处．

点评 （一）本题考查了探究影响浮力大小因素实验、求物体的体积与密度问题，要掌握称重法测浮力的方法、应用浮力公式即可解题，应用控制变量法是正确解题的关键；
（二）本题考查了连接实物电路图、电表读数、滑动变阻器的调节、求灯泡额定功率、连接电路时的注意事项等，对电表进行多读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．