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    9．小明在学校的物理仪器室看到了一台新奇的仪器，标签上写着“手摇发电机模型”，如图甲所示．征得老师同意后，小明把这台仪器拿到实验室进行了详细的研究．他发现：从外观看，仪器的结构主要包括一个大磁铁、一个铜导线绕成的线圈、一个大转盘、一个装有小灯泡的底座等；当用力转动转盘的手柄时，底座上安装的小灯泡就会发光；转动越快，灯泡越亮．
    （1）考虑到发电机模型的结构仍然比较复杂，小明计划用一U形磁铁替代模型中的大磁体、用一根铜棒替代模型中的铜线圈进一步探究，如图乙所示．
    实际上，像这样将较为复杂的仪器、现象简化为一些简单的器材、现象并加以逐步、深入研究的科学探究和学习策略在我们学习初中物理的过程中不止一次的用到过，请你例举一例简单说明：首先通过奥斯特实验认识电流的磁效应，进一步研究通电螺线的磁场、电磁铁的结构、特点等．
    （2）即将开始实验时，小明突然想到：很多电学实验中都用到了滑动变阻器，我要不要也接一个滑动变阻器呢？请告诉小明你的选择和理由：建议连接一滑动变阻器，因为此时我们并不确定能否产生电流以及电流的大小，接入滑动变阻器可以避免因未知电流过大而损坏实验仪器的情况发生．
    （3）小明还发现，发电机模型转动的越快、小灯泡就越亮，难道电流的大小与导线运动的速度有关？为了检验他的这一猜想是否正确，他可以怎么办？让导体先后以不同的速度切割磁感线，观察灵敏电流计指针的偏转情况．
    （4）通过实验，小明发现，确实导体运动越快，所产生的电流越大，但对于其中的原因，小明一直很困惑．在学习了能量的相关知识后，小明突然意识到：运动越快意味着人给导体提供了更多的机械能，根据能量守恒定律可知，导体应该转化获得更多的电能，同样条件下，导体中的电流也就应该更大一些了．

    分析 （1）物理学在研究实际问题时，常常进行科学抽象，从复杂的物理现象和过程中抽象出研究对象的本质特征进行简化描述，抓住研究问题主要特征，不考虑与当前研究问题无关或影响较小的因素，构建理想化的物理模型；
    （2）滑动变阻器的作用有：保护电路；改变电路中的总电阻，从而改变电路电流与其它电路元件两端电压；
    （3）感应电流大小可能与磁场的强弱和导体切割磁感线运动的速度有关，探究过程中应用控制变量法进行分析．要验证感应电流的大小和导体切割磁感线运动速度的关系，就要控制其它因素相同，而导体的运动的速度不同；
    （4）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，在电路中就会产生电流，该现象就称为电磁感应现象，发电机就是利用该原理制成的．导体在磁场中运动产生电流，说明机械能转化成电能．

    解答 解：（1）初中物理中出现的复杂的仪器、现象和过程较多，关键要抓住问题的主要方面，忽略问题的次要方面．
    比如：首先根据抽气机在抽取玻璃罩内空气的过程中声音的变化，进一步研究声音的是否需要介质；
    首先通过研究拧紧盖子的空瓶子在水中的浮沉情况，进一步研究潜水艇的结构和浮沉原理；
    首先通过研究一根通电导体在磁场中的受力情况，进一步研究认识电流表的原理、构造、工作过程等．
    （2）由于不确定电路中的电流大小，所以应该连接一个滑动变阻器，连接电路时，将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大的位置，使电路中的电流不至于过大，起保护电路的作用．
    （3）要验证感应电流的大小与导线运动的速度有关，应该控制其它条件不变，改变导体在磁场中运动的快慢，电流表的读数增大，说明电流大小与导体在磁场中运动的快慢有关．
    具体操作是让导体先后以不同的速度切割磁感线，观察灵敏电流计指针的偏转情况．
    （4）发电机工作时将机械能转化成电能．导体切割磁感线运动速度有关，速度越大，动能越大，根据能量守恒定律可知，机械能转化成的电能就越多．
    故答案为：
    （1）①首先通过奥斯特实验认识电流的磁效应，进一步研究通电螺线的磁场、电磁铁的结构、特点等．
    ②首先通过研究一根通电导体在磁场中的受力情况，进一步研究认识电动机的原理、构造、工作过程等．
    ③首先通过加热试管中水将试管塞冲出，研究热机的原理，进一步研究内燃机的结构、工作过程等．（合理即可）
    （2）建议其连接一滑动变阻器．因为此时我们并不确定能否产生电流以及电流的大小，接入滑动变阻器可以避免因未知电流过大而损坏实验仪器的情况发生．
    （3）让导体先后以不同的速度切割磁感线，观察灵敏电流计指针的偏转情况．
    （4）能量守恒定律．

    点评 本题考查了物理学的研究方法、滑动变阻器的作用、发电机的工作原理及能量转化等知识，是一道综合性较强的题目，具有一定的难度．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    13．如图所示平底烧瓶的质量、底面积等各项参数如表所示，若在烧瓶中装满水后，将它放在水平桌面上，求：
    质量m/kg0.10
    底面积S/m22.0×10-3
    高h/m0.20
    容积V/m35.0×10-4
    ①水对烧瓶底的压强p水．
    ②烧瓶中水的质量m水．
    ③烧瓶对水平桌面的压强p瓶．

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    科目：初中物理 来源： 题型：填空题

    14．如图所示的电路中，电源电压为6V，闭合开关，两灯电压均为6V，则a是电流表，b是电压表．

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    科目：初中物理 来源： 题型：选择题

    17．以下是小芳在测盐水密度时的实验步骤排序正确的是（　　）
    ①用天平称出空烧杯的质量
    ②用天平称出盐水和烧杯的总质量
    ③将盐水全部倒入量筒中测出盐水的体积
    ④算出量筒中盐水的质量
    ⑤根据密度ρ=$\frac{m}{V}$算出盐水的密度ρ
    A．④②①③⑤B．①④③②⑤C．②③①④⑤D．③②①④⑤

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    4．有一种“闯红灯违法证据模拟记录器”如图甲所示．其工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化（变化规律如图乙所示）引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下；光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光．已知控制电路电压为6V，电磁继电器线圈电阻10Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引．
    （1）质量大于或等于400kg的车辆违规时会被拍照记录．（取g=10N/kg）
    （2）当车的压力为2000N时，控制电路中的电流是0.0375A，此时工作电路中的指示灯在工作（选填“指示灯”或“电控照相机”）．
    （3）要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以在控制电路中与压敏电阻并联（填“并联”或“串联”）一个电阻．
    （4）如果某一路段要求时速不超过60km/h，当汽车先后通过两个线圈上方的时间间隔小于0.5s时，拍摄系统才会被激活而拍下超速汽车的照片（如图丙所示）．则两个线圈之间的距离应设计为8m（保留到整数）．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    14．小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材，探究凸透镜成像的规律．

    （1）如图甲所示，将凸透镜正对着太阳光，把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，测得凸透镜的焦距是10.0cm．
    （2）当物距为8cm时，移动光屏．此时光屏不能（填“能”或“不能”）承接到蜡烛的像．说明此时凸透镜成实（填“实”或“虚”）像．
    （3）当物距为25cm时，此时凸透镜成的像是图乙中的B（填字母），应用这一原理制成的光学仪器有照相机（写一个即可）．
    （4）实验一段时间蜡烛变短，能（选填“能”或“不能”）在光屏上成完整的像．

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    科目：初中物理 来源： 题型：选择题

    1．对下列常见物理量的估测中，不正确的是（　　）
    A．在正常情况下人步行速度为1.2m/sB．声音在真空中传播速度为340m/s
    C．光在真空中传播速度为3×105km/sD．正常情况下骑车速度为18km/h

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    18．在探究液体内部压强的实验中

    （1）如图甲所示，压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的．小明使用前用手轻轻按压几下橡皮膜，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化，出现这种情况的原因可能是橡皮管漏气或堵塞．
    （2）若在使用压强计前，发现U型管内液面已有高度差，通过B方法可以进行调节．
    A．从U型管内向外倒出适量液体  B．拆除软管重新安装   C．向U型管内加适量液体
    （3）排除所有问题后，小明的实验过程如图乙所示，比较①②（或②④）（选填序号）两幅图，可以得出：在同种液体的内部，液体的压强随深度的增加而增大（或不同的液体，在同一深度产生的压强与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大）．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

    19．小明想知道苹果醋的密度有多大，于是找来一个弹簧测力计、细线、烧杯．用如下的方法测量苹果醋的密度．
    （1）首先，他将苹果醋倒入烧杯，将苹果轻轻放入，通过观察苹果在苹果醋中处于下沉（选填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”）状态，确定了苹果的密度大于苹果醋的密度．
    （2）取出苹果，用细线将苹果挂在弹簧测力计上，再将苹果完全浸没在苹果醋中，读出弹簧测力计的示数，记为F．
    （3）用测得的物理量F结合苹果的质量和体积，写出苹果醋密度的表达式：ρ苹果醋=$\frac{mg-F}{gV}$．（苹果的质量和体积已知分别用m、v表示）

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