資源簡介

2025年中考物理三輪復習臨門一腳挑戰(zhàn)13個壓軸專題練（高分法寶）
專題09 跨學科實踐類的探究性綜合實驗題（10道）
1. 制作簡易的密度計，器材有：長度為20cm的吸管一根，鐵屑、石蠟、小瓶、記號筆、刻度尺、天平。（g取10N/kg）
（1）如圖甲所示，用刻度尺和記號筆在吸管上標出長度刻度，用石蠟將標0cm的一端封閉，添加鐵屑至管內，使其總質量為10g，能豎直漂浮在液體中；
①當將它放入密度為的水中時，浸入的深度為H。若放入密度為的酒精中，密度計所受的浮力大小為______N，浸入的深度為______H；
②將它放入密度為的不同液體中，浸入的深度h與液體密度之間的關系應符合圖乙中______（選填“a”“b”或“c”）；
③為使該簡易密度計測量水和酒精的密度時，兩條刻度線間的距離大一些，利用現(xiàn)有器材，合理的做法是：______。
（2）如圖丙所示，在吸管下方安裝一個小瓶，將鐵屑裝入瓶中，制成另一支簡易密度計，使其總質量為30g，放入液體后能豎直漂浮，小瓶完全浸沒。放入水中，在密度計上標記出水面位置M，密度計排開水的體積為______。從水中取出擦干后，放入待測鹽水中，M比液面高2cm。取出密度計擦干，倒出部分鐵屑，使其總質量為27g，再放入水中，液面距離M為3cm。則吸管的橫截面積為______，鹽水的密度為______（保留2位小數）。
2. “做中學”是一種重要的學習方法，小濱利用質量可忽略不計的塑料瓶開展實踐體驗活動。
（1）裝滿水的塑料瓶放在水平桌面上，如圖甲所示，瓶子對桌面壓力的大小等于瓶子所受重力的大小，這是因為瓶子所受的重力和桌面對瓶子的支持力是一對______力，瓶子對桌面的壓力和桌面對瓶子的支持力是一對______力。小濱發(fā)現(xiàn)塑料瓶對桌面的壓力作用效果不明顯，于是他拿來了容易發(fā)生形變的海綿繼續(xù)體驗；
（2）將裝滿水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海綿上，如圖乙、丙所示，塑料瓶對海綿的壓力F正______F倒（選填“>”“<”或“=”），觀察到海綿形變程度不同，說明壓力的作用效果與______有關；
（3）在塑料瓶側壁上下不同位置鉆兩個小孔，取下瓶蓋，觀察到水從小孔噴出的現(xiàn)象如圖丁所示，此現(xiàn)象表明：同種液體內部壓強的大小與液體的______有關。再次擰緊瓶蓋，會看到小孔______（選填“A”“B”或“A和B”）立即停止出水，這是因為__________的存在；
（4）塑料瓶停止出水后，再次將塑料瓶正放在海綿上，與圖乙相比，會觀察到海綿的形變程度更不明顯，用這個規(guī)律可以解釋的事例是：__________。
A．限制貨車超載 B．鐵軌下面鋪放枕木 C．破窗錘的敲擊端做成錐狀
3. 在樹葉尾部的邊緣滴一滴圓珠筆油，然后將它緩緩放進水面，樹葉在水面上像小船一樣運動起來，滴了圓珠筆油的樹葉被稱為“油墨小船”。小明通過查閱資料了解到，由于油墨中表面活性劑的存在，當水與油墨接觸時，“油墨小船”便獲得向前運動的力。小明同學想探究“油墨小船”在水中運動的快慢與水的溫度和圓珠筆油濃度的關系。他用塑料片代替樹葉制作的“油墨小船”如圖所示。
（1）探究“油墨小船”在水中運動快慢與水的溫度的關系。實驗中小明控制水的溫度分別為17℃、35℃、65℃，使用技術軟件，記錄了“油墨小船”在不同溫度液面上的運動情況，采集數據如下表。在三種測試溫度下，“油墨小船”運動快慢的共同特點是___________。“油墨小船”運動的快慢與水的溫度的關系是___________。“油墨小船”在運動過程中受的力是___________（選填“平衡力”或“非平衡力”）。
T/℃ 17 35 65
t/s 0.5 1 2 3 0.5 1 2 3 0.5 1 2 3
2.3 21 2.0 1.9 5.3 6.2 5.9 4.8 6.4 8.2 6.3 5.1
（2）探究“油墨小船”在水中運動的快慢與圓珠筆油濃度的關系。為形成不同濃度的圓珠筆油，小明選擇酒精為稀釋劑，制成多種樣品，然后選取適量樣品滴在小船尾部邊緣進行實驗。小明發(fā)現(xiàn)圓珠筆油濃度減小時，“油墨小船”運動明顯加快。小明制作樣品的操作方法是___________。
（3）當實驗條件確定時，“油墨小船”獲得向前的能量大小是固定的，為了使圖中“油墨小船”獲得更大的速度，可以采取的措施是___________。
4. 學校積極開展陽光體育運動，學生在操場上進行各種項目的訓練。
（1）小聰在單杠上做引體向上。小明測量了他一次上升的高度h和n次引體向上的時間t，還需要測量______（物理量和符號），可算出小聰引體向上的功率______（用符號表示）；
（2）小明在操場上投實心球。圖甲是整個拋球運動過程的示意圖，軌跡上a、b兩點在同一高度，空氣阻力不可忽略。關于球的運動，下列說法正確的是______；
A．最高點時球的速度為0
B．球在a點速度大于b點速度
C．球落地時的機械能最大
（3）小明、小聰在跑道上進行跑步訓練。他們在相距為L的A、B兩點間同時相向勻速跑動，如圖乙所示。相遇后小明立即轉身以同樣大小的速度折返跑回A，隨后小聰也跑到A。如果小聰所用時間是小明的1.2倍，兩人相遇時的位置距A為______。
5. 生物小組的同學們在冬天利用雜草、落葉及泥土等材料制作花肥時，發(fā)現(xiàn)天氣太冷肥料不易發(fā)酵，于是他們想制作一個電加熱墊給肥料加熱。
【初步設計】選取一根粗細均勻的電熱絲，將其接在電壓恒為的電源上（如圖所示），加熱功率為，該電熱絲的電阻_______。（不考慮溫度對電阻的影響）
【改進設計】為獲得不同的加熱功率，從電熱絲的中點處引出一條導線，將電熱絲以不同方式連接在電壓為的電源上，可以得到另外兩個加熱功率和，且。請你在圖甲、乙中將各元件連接成符合改進要求的電路，并推導出與之比。說明：電熱絲上只有三處能接線，電熱絲的額定電流滿足設計需求。_____
【優(yōu)化設計】為方便操控，再增加一個單刀雙擲開關，通過開關的通斷和在1、2觸點間的切換，實現(xiàn)加熱墊和三檔功率的變換。請你在圖中將各元件連接成符合優(yōu)化要求的電路。注意：無論怎樣撥動開關，不能出現(xiàn)電源短路。____
6. 密度計是根據“浮在液面上的物體所受浮力等于物體自重的原理”制作的。某學習小組在研究與密度有關的實驗時，要自制一個簡單的密度計。關于密度計及相關實驗，請回答下列問題：
（1）如圖甲，在一根一端封閉粗細均勻的玻璃管內放一些小鉛粒使管能豎直浮于水中不動，設玻璃管的橫截面積為S，管和管內鉛粒總質量為m，水的密度為，則玻璃管在水面以下的長度______（用S、m、表示）；在玻璃管與水面交接處畫上刻線并標記下1.0，代表這個位置對應的液體密度為水的密度的1.0倍。
（2）將這個自制密度計放置于某未知液體中，管豎直且漂浮不動時，如果標記1.0的刻線位于液面上方，距離管與液面交接處為，如圖乙所示。則該液體密度與水的密度的比值為_______（用、表示）；如果標記1.0的刻線位于液面下方，距離管與液面交接處為（題中未畫出），則該液體密度與水的密度的比值為_______（用、表示）；
（3）若用上述方法在玻璃管上依次標記0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3……刻線，分別代表液體密度與水的密度的比值，則數值小的刻線在_______（填“上邊”或“下邊”），刻線分布_______（填“均勻”或“不均勻”）；
（4）現(xiàn)用某種密度較大的液體做成一個簡易的氣壓計，當大氣壓為時，管內外液面高度差為，如圖丙所示。現(xiàn)將管豎直向上提升少許，下端管口未露出槽內液面，管內外液面高度差將_______（填“變大”“不變”或“變小”）；
（5）將（4）中簡易氣壓計拿到山頂，發(fā)現(xiàn)管內外液面高度差為，則山頂的氣壓為_______（用、、表示）。
7. 小娜同學在物理實踐活動中，設計了如圖甲所示的電子質量測量儀。其中，電源電壓恒定為，為粗細均勻的導體棒，阻值隨長度均勻變化，總阻值為，總長度為。R是電阻箱，電壓表量程為，電流表量程為。金屬彈簧上端固定并通過導線與電壓表連接，下端通過金屬指針與導體棒始終保持良好接觸。已知，電路中所用彈簧的彈力F與其伸長量L之間的關系如圖乙所示。實驗中彈簧的形變始終不超彈性限度，彈簧及指針質量不計，取。現(xiàn)閉合開關S，調節(jié)，請回答以下問題：
（1）不掛重物時，指針恰好指在的最上端。此時電壓表示數為_______V，電流表示數為______A；
（2）懸掛重物后，電流表的示數_______（填“變大”“不變”或“變小”）。當彈簧下端懸掛某待測物體時，指針向下移動，則待測物體質量_______，電壓表示數為_______V；
（3）在保證電路安全的情況下，該電子質量測量儀所能測得物體的最大質量為_______。通過調節(jié)電阻箱R的阻值，可以調節(jié)該測量儀的量程。如果要增大量程，應該將電阻箱R的阻值_______（填“調大”“保持不變”或“調小”）。
8. “權衡”一詞，在古代分別指秤砣和秤桿，現(xiàn)代多表示事物在動態(tài)中維持平衡的狀態(tài)。在學習杠桿相關知識后，“飛天”興趣小組嘗試做了簡易桿秤并進行了以下探究：
活動一：了解桿秤的構造及物理原理：
如圖甲所示，桿秤由秤盤（放置待稱量的物體）、秤砣、秤桿（標有刻度，可讀取被稱物體質量）、提紐組成；
（1）參照圖乙，圖甲中提紐相當于杠桿的______，結合“秤砣雖小壓千斤”這句話，此時桿秤相當于______杠桿；
活動二：自制簡易桿秤：
該興趣小組自制桿秤如圖甲所示。其中：秤砣質量為200g，A點為秤盤掛繩位置，B點為提紐掛繩位置，C點為0刻度線位置；
（2）由圖甲可知，利用該桿秤最多可稱量______g的物體，D點處的刻度數為______g；
（3）忽略秤桿自身重量對桿秤平衡的影響，用表示秤砣質量，表示物體和秤盤質量，表示B、C之間的距離，表示A、B之間的距離。根據杠桿平衡條件，當秤砣在C點處平衡時，將滿足______（用上述物理量表示），由此可得，秤盤的質量為______g；
（4）若想測量質量更大的物體，你可采取的辦法是______（只寫一條即可）。
9.密度是物質的重要屬性，生產、生活中常常需要測量各種液體的密度。某同學在綜合實踐活動中自制了測量液體密度的杠桿密度計，可以從杠桿上的刻度直接讀出液體密度的數值，受到了老師的肯定和表揚，結構如圖所示。
所用器材：輕質杠桿（自身重力忽略不計）、兩種規(guī)格的空桶（100mL和200mL）、質量為m的物體A、細線。
設計過程如下：
(1)將杠桿在O點懸掛起來，空桶懸掛在B點，質量為m的物體A懸掛在C點時，杠桿水平平衡。測出B點到O點的距離為l，C點到O點的距離為l0，此時C點的密度刻度線應標注為______；
(2)在B點的空桶內注滿液體，空桶容積為V，移動物體A至C1位置，使杠桿在水平位置平衡。C1點到O點的距離為l1，此時C1點的密度值為______（用題中所給的字母表示）；
(3)已知密度為1.0×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，則密度為0.8×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為______cm；
(4)要使制作的杠桿密度計測量精度更高一些，應選擇______規(guī)格的空桶（選填“100mL”或“200mL”）。
10.小明用自己安裝好的直流電動機模型（如圖甲）來研究電動機的工作過程；
（1）電動機的工作原理是磁場對 有力的作用；圖乙是直流電動機工作原理圖，其中C、D叫作 ，線圈左右兩邊框的受力方向相反，其原因是 方向相反；
（2）小明將直流電動機模型接入電路，各部分連接完好，閉合開關后電動機卻不能轉動；他用手輕輕地碰了一下線圈后，直流電動機模型開始正常轉動；剛開始不轉的原因可能是 ；（填序號）
A．蹄形磁鐵磁性太弱 B．電源電壓太低
C．線圈剛好處于平衡位置 D．線圈中的電流太小
（3）小明按圖丙電路將電動機模型連入電路，閉合開關，電動機正常轉動，小明記下了電流表和電壓表的示數；實驗過程中，由于弧形鐵片螺絲松動，電動機線圈被弧形鐵片卡住了，小明驚奇地發(fā)現(xiàn)，電動機線圈被卡住后，電流表和電壓表的示數都發(fā)生了變化，小明趕緊記下了兩表的示數（如下表所示）并斷開了開關；
電動機狀態(tài) 電壓U/V 電流I/A
正常轉動 2.2 0.18
被卡住不轉 2.0 0.33
為什么電動機線圈被卡住后電流會變大呢？小明經過反復思考，終于明白了其中的道理，原來線圈不轉時只有線圈電阻阻礙電流，線圈電阻比較小，因此電流較大；當通電線圈在磁場中轉動時，線圈同時也會在磁場中做 運動，產生感應電流，根據實驗數據可以判斷，感應電流的方向應該與原來線圈中的電流方向 ；在實際生活中，如果電動機轉軸被卡住而不轉動時，電能將全部轉化為 能，很容易燒壞電動機線圈。
12025年中考物理三輪復習臨門一腳挑戰(zhàn)13個壓軸專題練（高分法寶）
專題09 跨學科實踐類的探究性綜合實驗題（10道）
1. 制作簡易的密度計，器材有：長度為20cm的吸管一根，鐵屑、石蠟、小瓶、記號筆、刻度尺、天平。（g取10N/kg）
（1）如圖甲所示，用刻度尺和記號筆在吸管上標出長度刻度，用石蠟將標0cm的一端封閉，添加鐵屑至管內，使其總質量為10g，能豎直漂浮在液體中；
①當將它放入密度為的水中時，浸入的深度為H。若放入密度為的酒精中，密度計所受的浮力大小為______N，浸入的深度為______H；
②將它放入密度為的不同液體中，浸入的深度h與液體密度之間的關系應符合圖乙中______（選填“a”“b”或“c”）；
③為使該簡易密度計測量水和酒精的密度時，兩條刻度線間的距離大一些，利用現(xiàn)有器材，合理的做法是：______。
（2）如圖丙所示，在吸管下方安裝一個小瓶，將鐵屑裝入瓶中，制成另一支簡易密度計，使其總質量為30g，放入液體后能豎直漂浮，小瓶完全浸沒。放入水中，在密度計上標記出水面位置M，密度計排開水的體積為______。從水中取出擦干后，放入待測鹽水中，M比液面高2cm。取出密度計擦干，倒出部分鐵屑，使其總質量為27g，再放入水中，液面距離M為3cm。則吸管的橫截面積為______，鹽水的密度為______（保留2位小數）。
【答案】 （1）0.1 1.25 a 管內適當增加鐵屑使密度計重力增大
（2）30 1 1.07
【解析】（1）①密度計在酒精中漂浮，其受到的浮力等于重力，則浮力為
由于密度計在水中和酒精中均漂浮，在水中和酒精中受到的浮力均等于其重力，則密度計在水中受到的浮力等于其在酒精中受到的浮力，所以有
可得
②密度計在液體中漂浮，則有
可得
當密度計重力，吸管的橫截面積一定時，h與ρ液成反比，故a圖線符合h隨ρ液變化的規(guī)律。
③適當增大密度計的重力，則密度計浸入水中的深度增大，即H增大，密度計放入酒精中漂浮時，浸入酒精中的深度為1.25H，也隨之增大，則兩條刻度線間的距離會變大。
（2）當密度計總質量為30g時，仍能漂浮在水中，則受到的浮力為
由阿基米德原理有
則有
密度計排開水的體積為
與上同理，當密度計質量為27g時，排開水的體積為
此時水面刻度比M低3cm，由此可知吸管的橫截面積為
當密度計的質量為30g時，浸入鹽水中的深度比M低2cm，由此可知在鹽水中浸入的（排開鹽水）體積為
由前面分析結論，同理，當密度計在鹽水中漂浮時有
則鹽水的密度為
2. “做中學”是一種重要的學習方法，小濱利用質量可忽略不計的塑料瓶開展實踐體驗活動。
（1）裝滿水的塑料瓶放在水平桌面上，如圖甲所示，瓶子對桌面壓力的大小等于瓶子所受重力的大小，這是因為瓶子所受的重力和桌面對瓶子的支持力是一對______力，瓶子對桌面的壓力和桌面對瓶子的支持力是一對______力。小濱發(fā)現(xiàn)塑料瓶對桌面的壓力作用效果不明顯，于是他拿來了容易發(fā)生形變的海綿繼續(xù)體驗；
（2）將裝滿水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海綿上，如圖乙、丙所示，塑料瓶對海綿的壓力F正______F倒（選填“>”“<”或“=”），觀察到海綿形變程度不同，說明壓力的作用效果與______有關；
（3）在塑料瓶側壁上下不同位置鉆兩個小孔，取下瓶蓋，觀察到水從小孔噴出的現(xiàn)象如圖丁所示，此現(xiàn)象表明：同種液體內部壓強的大小與液體的______有關。再次擰緊瓶蓋，會看到小孔______（選填“A”“B”或“A和B”）立即停止出水，這是因為__________的存在；
（4）塑料瓶停止出水后，再次將塑料瓶正放在海綿上，與圖乙相比，會觀察到海綿的形變程度更不明顯，用這個規(guī)律可以解釋的事例是：__________。
A．限制貨車超載 B．鐵軌下面鋪放枕木 C．破窗錘的敲擊端做成錐狀
【答案】 （1）平衡 相互作用 （2）= 受力面積 （3）深度 A和B 大氣壓 （4） A
【解析】（1）瓶子受到的支持力與重力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上，是一對平衡力。
瓶子對桌面的壓力與桌面對瓶子的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在不同的物體上，是一對相互作用力。
（2）瓶子正放與倒放時，對桌面的壓力都等于自身的重力，大小是相同的，即F正=F倒。
由圖乙和圖丙可知，壓力大小相同，受力面積不同，海綿的形變程度不同，因此可知壓力的作用效果與受力面積有關。
（3）由圖丁可知，A、B兩處深度不同，且B處的深度比A處的深度要大，此時B處的水流速度大于A處的水流速度，說明B處水的壓強要大于A處水的壓強，因此可知，同種液體內部壓強的大小與液體的深度有關。
瓶蓋擰緊后，瓶內與瓶外隔絕，由于外界大氣壓的作用，將瓶內的水壓在瓶內而流不出來，因此小孔A和B都會立即停止出水。
（4）塑料瓶停止出水后，再次將塑料瓶正放在海綿上，與圖乙相比探究的是壓力的作用效果與壓力大小的關系。
A．限制貨車超載是通過改變壓力大小來改變壓強，故A符合題意；
B．鐵軌下面鋪放枕木是通過增大受力面積減小壓強，故B不符合題意；
C．破窗錘的敲擊端做成錐狀是通過減小受力面積增大壓強，故C不符合題意。
故選A。
3. 在樹葉尾部的邊緣滴一滴圓珠筆油，然后將它緩緩放進水面，樹葉在水面上像小船一樣運動起來，滴了圓珠筆油的樹葉被稱為“油墨小船”。小明通過查閱資料了解到，由于油墨中表面活性劑的存在，當水與油墨接觸時，“油墨小船”便獲得向前運動的力。小明同學想探究“油墨小船”在水中運動的快慢與水的溫度和圓珠筆油濃度的關系。他用塑料片代替樹葉制作的“油墨小船”如圖所示。
（1）探究“油墨小船”在水中運動快慢與水的溫度的關系。實驗中小明控制水的溫度分別為17℃、35℃、65℃，使用技術軟件，記錄了“油墨小船”在不同溫度液面上的運動情況，采集數據如下表。在三種測試溫度下，“油墨小船”運動快慢的共同特點是___________。“油墨小船”運動的快慢與水的溫度的關系是___________。“油墨小船”在運動過程中受的力是___________（選填“平衡力”或“非平衡力”）。
T/℃ 17 35 65
t/s 0.5 1 2 3 0.5 1 2 3 0.5 1 2 3
2.3 21 2.0 1.9 5.3 6.2 5.9 4.8 6.4 8.2 6.3 5.1
（2）探究“油墨小船”在水中運動的快慢與圓珠筆油濃度的關系。為形成不同濃度的圓珠筆油，小明選擇酒精為稀釋劑，制成多種樣品，然后選取適量樣品滴在小船尾部邊緣進行實驗。小明發(fā)現(xiàn)圓珠筆油濃度減小時，“油墨小船”運動明顯加快。小明制作樣品的操作方法是___________。
（3）當實驗條件確定時，“油墨小船”獲得向前的能量大小是固定的，為了使圖中“油墨小船”獲得更大的速度，可以采取的措施是___________。
【答案】（1）先變快后變慢 水的溫度越高，“油墨小船”運動越快 非平衡力 （2）將不同滴的酒精與相同滴的圓珠筆油均勻混合 （3）減輕“油墨小船”的質量
【解析】（1）由表格數據可知，油墨小船在三種測試溫度下，運動速度都是先變快后變慢。
由表格數據可知，油墨小船運動的快慢與水的溫度的關系是：水的溫度越高，油墨小船運動得越快。
油墨小船在運動過程中，速度不斷變化，因此，油墨小船受到非平衡力的作用。
（2）小明可以用相同滴的圓珠筆油，然后向其中逐漸加入不同滴的酒精并充分攪拌，從而得到不同濃度的圓珠筆油樣品。
（3）可以減小“油墨小船”的質量（或重量），這樣在獲得相同能量時，能使它的速度更大。
4. 學校積極開展陽光體育運動，學生在操場上進行各種項目的訓練。
（1）小聰在單杠上做引體向上。小明測量了他一次上升的高度h和n次引體向上的時間t，還需要測量______（物理量和符號），可算出小聰引體向上的功率______（用符號表示）；
（2）小明在操場上投實心球。圖甲是整個拋球運動過程的示意圖，軌跡上a、b兩點在同一高度，空氣阻力不可忽略。關于球的運動，下列說法正確的是______；
A．最高點時球的速度為0
B．球在a點速度大于b點速度
C．球落地時的機械能最大
（3）小明、小聰在跑道上進行跑步訓練。他們在相距為L的A、B兩點間同時相向勻速跑動，如圖乙所示。相遇后小明立即轉身以同樣大小的速度折返跑回A，隨后小聰也跑到A。如果小聰所用時間是小明的1.2倍，兩人相遇時的位置距A為______。
【答案】（1）小聰的重力G （2）B （3）
【解析】（1）根據功率的計算式
可知為算出小聰引體向上的功率，除了上升的高度h和n次引體向上的時間t，還需要測量小聰的重力G。
（2）A．最高點時球仍具有水平方向的速度，故A錯誤；
B．因為要克服空氣阻力，機械能轉化為內能，所以小球的機械能是逐漸減小的，球落地時的機械能最小，所以球在a點的機械能大于b點，兩點高度相同，重力勢能相同，所以球在a點動能大于b點動能，球在a點速度大于b點速度，故B正確，C錯誤；
故選B。
（3）設兩人相遇時的時間為，兩人相遇時的位置距A為，則小明的速度為，小聰的速度為。則整個過程中，小明所用的時間，小聰用的時間為
小聰所用時間是小明的1.2倍，則有
解得。
5. 生物小組的同學們在冬天利用雜草、落葉及泥土等材料制作花肥時，發(fā)現(xiàn)天氣太冷肥料不易發(fā)酵，于是他們想制作一個電加熱墊給肥料加熱。
【初步設計】選取一根粗細均勻的電熱絲，將其接在電壓恒為的電源上（如圖所示），加熱功率為，該電熱絲的電阻_______。（不考慮溫度對電阻的影響）
【改進設計】為獲得不同的加熱功率，從電熱絲的中點處引出一條導線，將電熱絲以不同方式連接在電壓為的電源上，可以得到另外兩個加熱功率和，且。請你在圖甲、乙中將各元件連接成符合改進要求的電路，并推導出與之比。說明：電熱絲上只有三處能接線，電熱絲的額定電流滿足設計需求。_____
【優(yōu)化設計】為方便操控，再增加一個單刀雙擲開關，通過開關的通斷和在1、2觸點間的切換，實現(xiàn)加熱墊和三檔功率的變換。請你在圖中將各元件連接成符合優(yōu)化要求的電路。注意：無論怎樣撥動開關，不能出現(xiàn)電源短路。____
【答案】 ①. ②. ，，推導見解析 ③.
【解析】
【詳解】【初步設計】
根據得
【改進設計】設計甲乙電路圖如圖所示
將電熱絲的中點與一端相連，另一端接電源，此時電阻為，功率為
將電熱絲的中點與一端相連，然后將這一端與電源的一端相連，電源的另一端與電熱絲的另一端相連，實際上是和并聯(lián)，此時的總電阻為
總功率
P1與P2之比為
【優(yōu)化設計】當S與2觸點接觸，S0斷開時，只有R0的簡單電路，此時加熱墊處于P0功率檔；
當只閉合S0時，只有的簡單電路，此時加熱墊處于P1功率檔；
當S與1觸點接觸，S0閉合時，和并聯(lián)，此時加熱墊處于P2功率檔；
優(yōu)化設計如圖所示：
6. 密度計是根據“浮在液面上的物體所受浮力等于物體自重的原理”制作的。某學習小組在研究與密度有關的實驗時，要自制一個簡單的密度計。關于密度計及相關實驗，請回答下列問題：
（1）如圖甲，在一根一端封閉粗細均勻的玻璃管內放一些小鉛粒使管能豎直浮于水中不動，設玻璃管的橫截面積為S，管和管內鉛粒總質量為m，水的密度為，則玻璃管在水面以下的長度______（用S、m、表示）；在玻璃管與水面交接處畫上刻線并標記下1.0，代表這個位置對應的液體密度為水的密度的1.0倍。
（2）將這個自制密度計放置于某未知液體中，管豎直且漂浮不動時，如果標記1.0的刻線位于液面上方，距離管與液面交接處為，如圖乙所示。則該液體密度與水的密度的比值為_______（用、表示）；如果標記1.0的刻線位于液面下方，距離管與液面交接處為（題中未畫出），則該液體密度與水的密度的比值為_______（用、表示）；
（3）若用上述方法在玻璃管上依次標記0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3……刻線，分別代表液體密度與水的密度的比值，則數值小的刻線在_______（填“上邊”或“下邊”），刻線分布_______（填“均勻”或“不均勻”）；
（4）現(xiàn)用某種密度較大的液體做成一個簡易的氣壓計，當大氣壓為時，管內外液面高度差為，如圖丙所示。現(xiàn)將管豎直向上提升少許，下端管口未露出槽內液面，管內外液面高度差將_______（填“變大”“不變”或“變小”）；
（5）將（4）中簡易氣壓計拿到山頂，發(fā)現(xiàn)管內外液面高度差為，則山頂的氣壓為_______（用、、表示）。
【答案】 （1） （2） （3）上邊 不均勻 （4） 不變 （5）
【解析】（1）玻璃管漂浮，根據浮沉條件，有
根據阿基米德原理
可得此時排開水的體積
（2）由題意及圖乙可知，此時排開液體的體積
因為自制密度計始終漂浮，浮力不變，根據阿基米德原理可得
如果標記1.0的刻線位于液面下方，則此時排開液體的體積
同理可得
（3）由阿基米德原理可知，液體密度越小，玻璃管浸在液體中的體積越大，故數值小的刻度線在水的密度的上邊，同時由（2）可知，浸在液體中的深度差和液體密度不成正比，故刻度線分布不均勻。
（4）管內的液柱是由于受到大氣壓的作用，如果大氣壓不變，則液柱的高度將保持不變，即管內外液面高度差不變。
（5）由（4）可知，液體的密度
山頂的氣壓
7. 小娜同學在物理實踐活動中，設計了如圖甲所示的電子質量測量儀。其中，電源電壓恒定為，為粗細均勻的導體棒，阻值隨長度均勻變化，總阻值為，總長度為。R是電阻箱，電壓表量程為，電流表量程為。金屬彈簧上端固定并通過導線與電壓表連接，下端通過金屬指針與導體棒始終保持良好接觸。已知，電路中所用彈簧的彈力F與其伸長量L之間的關系如圖乙所示。實驗中彈簧的形變始終不超彈性限度，彈簧及指針質量不計，取。現(xiàn)閉合開關S，調節(jié)，請回答以下問題：
（1）不掛重物時，指針恰好指在的最上端。此時電壓表示數為_______V，電流表示數為______A；
（2）懸掛重物后，電流表的示數_______（填“變大”“不變”或“變小”）。當彈簧下端懸掛某待測物體時，指針向下移動，則待測物體質量_______，電壓表示數為_______V；
（3）在保證電路安全的情況下，該電子質量測量儀所能測得物體的最大質量為_______。通過調節(jié)電阻箱R的阻值，可以調節(jié)該測量儀的量程。如果要增大量程，應該將電阻箱R的阻值_______（填“調大”“保持不變”或“調小”）。
【答案】 （1）0 0.1 （2） 不變 5 1 （3） 15 調大
【解析】（1）由圖得，當指針恰好指在的最上端時，變阻器的最大電阻與變阻箱串聯(lián)，電流表測量電路電流，電壓表被短路，則此時電壓表示數為0V，電流表的示數為
（2）懸掛重物后，滑片向下移動，變阻器接入電路中電阻不變，電路中的電阻不變，由歐姆定律得，電流表的示數不變。
由圖像得，當指針向下移動時，彈力為50N，此時彈力等于待測物體的重力，由得，指針則待測物體質量
滑片移動過程中，變阻器接入電路中電阻不變，電壓表測量變阻器上半部分的電壓，當指針向下移動時，電壓表并聯(lián)部分的電阻的阻值為
由歐姆定律得，電壓表示數為
（3）當電壓表的示數為3V時，該電子質量測量儀所測得物體的最大質量，由歐姆定律得，此時電壓表測量的電阻的阻值為
此時彈簧的伸長量為
由圖像得，此時彈簧的彈力為150N，由得，最大測量的物體的質量為
通討調節(jié)電阻箱R的阻值，可以調節(jié)該測量儀的量程。如果要增大量程，則滑片向下移動的長度增大，電壓表并聯(lián)部分的電阻的阻值增大，電壓表的最大測量值不變，由歐姆定律得，通過變阻器的電流應變小，則電路中電阻增大，應該將電阻箱R的阻值調大。
8. “權衡”一詞，在古代分別指秤砣和秤桿，現(xiàn)代多表示事物在動態(tài)中維持平衡的狀態(tài)。在學習杠桿相關知識后，“飛天”興趣小組嘗試做了簡易桿秤并進行了以下探究：
活動一：了解桿秤的構造及物理原理：
如圖甲所示，桿秤由秤盤（放置待稱量的物體）、秤砣、秤桿（標有刻度，可讀取被稱物體質量）、提紐組成；
（1）參照圖乙，圖甲中提紐相當于杠桿的______，結合“秤砣雖小壓千斤”這句話，此時桿秤相當于______杠桿；
活動二：自制簡易桿秤：
該興趣小組自制桿秤如圖甲所示。其中：秤砣質量為200g，A點為秤盤掛繩位置，B點為提紐掛繩位置，C點為0刻度線位置；
（2）由圖甲可知，利用該桿秤最多可稱量______g的物體，D點處的刻度數為______g；
（3）忽略秤桿自身重量對桿秤平衡的影響，用表示秤砣質量，表示物體和秤盤質量，表示B、C之間的距離，表示A、B之間的距離。根據杠桿平衡條件，當秤砣在C點處平衡時，將滿足______（用上述物理量表示），由此可得，秤盤的質量為______g；
（4）若想測量質量更大的物體，你可采取的辦法是______（只寫一條即可）。
【答案】 （1）支點 省力 （2）1000 400 （3） 160 （4）增加秤砣的質量
【解析】（1）圖甲中桿秤使用時繞提紐轉動，提紐相當于杠桿的支點。
“秤砣雖小壓千斤”說明桿秤相當于省力杠桿，起到省力的作用。
（2）由圖甲可知，該桿秤量程為，利用該桿秤最多可稱量1000g的的物體，D點處的刻度數為400g。
（3）根據杠桿平衡條件，當秤砣在C點處平衡時，則有
化簡得。
當秤盤上不放物體時，秤砣零刻度線處，根據杠桿平衡條件，則有
則秤盤的質量為
（4）若想測量質量更大的物體，根據（3）中，可以增加秤砣的質量，在力臂不變時，物體和秤盤質量更大，即測量的物體質量更大。
9.密度是物質的重要屬性，生產、生活中常常需要測量各種液體的密度。某同學在綜合實踐活動中自制了測量液體密度的杠桿密度計，可以從杠桿上的刻度直接讀出液體密度的數值，受到了老師的肯定和表揚，結構如圖所示。
所用器材：輕質杠桿（自身重力忽略不計）、兩種規(guī)格的空桶（100mL和200mL）、質量為m的物體A、細線。
設計過程如下：
(1)將杠桿在O點懸掛起來，空桶懸掛在B點，質量為m的物體A懸掛在C點時，杠桿水平平衡。測出B點到O點的距離為l，C點到O點的距離為l0，此時C點的密度刻度線應標注為______；
(2)在B點的空桶內注滿液體，空桶容積為V，移動物體A至C1位置，使杠桿在水平位置平衡。C1點到O點的距離為l1，此時C1點的密度值為______（用題中所給的字母表示）；
(3)已知密度為1.0×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，則密度為0.8×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為______cm；
(4)要使制作的杠桿密度計測量精度更高一些，應選擇______規(guī)格的空桶（選填“100mL”或“200mL”）。
【答案】 (1) 0 (2) (3) 3.2 (4) 200mL
【解析】(1)空桶懸掛在B點，質量為m的物體A懸掛在C點時，杠桿水平平衡，桶中沒有液體，液體的密度為零，此時C點的密度刻度線應標注為0。
(2)設空桶的質量為m桶，由杠桿的平衡條件可知m桶gl=mgl0
桶的質量m桶=
在B點的空桶內注滿液體，根據杠桿的平衡條件可得
(m桶+m)gl=mgl1
(m桶+ρV)gl=mgl1
(+ρV)gl=mgl1
ρ=
(3)由(2)中的公式可知ρ與(l1-l0)成正比，密度為1.0×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，則密度為0.8×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為l2
l2=3.2cm
(4)要使制作的杠桿密度計測量精度更高一些，分度值小一些，由ρ=可知增大液體的體積可以使密度小一些，分度值小一些，所以選擇200mL規(guī)格的空桶，精度更高一些。
10.小明用自己安裝好的直流電動機模型（如圖甲）來研究電動機的工作過程；
（1）電動機的工作原理是磁場對 有力的作用；圖乙是直流電動機工作原理圖，其中C、D叫作 ，線圈左右兩邊框的受力方向相反，其原因是 方向相反；
（2）小明將直流電動機模型接入電路，各部分連接完好，閉合開關后電動機卻不能轉動；他用手輕輕地碰了一下線圈后，直流電動機模型開始正常轉動；剛開始不轉的原因可能是 ；（填序號）
A．蹄形磁鐵磁性太弱 B．電源電壓太低
C．線圈剛好處于平衡位置 D．線圈中的電流太小
（3）小明按圖丙電路將電動機模型連入電路，閉合開關，電動機正常轉動，小明記下了電流表和電壓表的示數；實驗過程中，由于弧形鐵片螺絲松動，電動機線圈被弧形鐵片卡住了，小明驚奇地發(fā)現(xiàn)，電動機線圈被卡住后，電流表和電壓表的示數都發(fā)生了變化，小明趕緊記下了兩表的示數（如下表所示）并斷開了開關；
電動機狀態(tài) 電壓U/V 電流I/A
正常轉動 2.2 0.18
被卡住不轉 2.0 0.33
為什么電動機線圈被卡住后電流會變大呢？小明經過反復思考，終于明白了其中的道理，原來線圈不轉時只有線圈電阻阻礙電流，線圈電阻比較小，因此電流較大；當通電線圈在磁場中轉動時，線圈同時也會在磁場中做 運動，產生感應電流，根據實驗數據可以判斷，感應電流的方向應該與原來線圈中的電流方向 ；在實際生活中，如果電動機轉軸被卡住而不轉動時，電能將全部轉化為 能，很容易燒壞電動機線圈。
【答案】（1）通電導體 換向器 電流（2） C （3）切割磁感線 相反 內
【解析】（1）電動機的工作原理是磁場對通電導體有力的作用；圖乙是直流電動機工作原理圖，其中C、D叫作換向器，線圈左右兩邊框的受力方向相反，其原因是電流方向相反。
（2）A．蹄形磁鐵磁性太弱，用手輕輕碰了以后也不會持續(xù)轉動，故A不符合題意；
B．電源電壓太低，用手輕輕碰了以后也不會持續(xù)轉動，故B不符合題意；
C．線圈剛好處于平衡位置，用手輕輕碰了以后會持續(xù)轉動，故C符合題意；
D．線圈中的電流太小，用手輕輕碰了以后也不會持續(xù)轉動，故D不符合題意。
故選C。
（3）當通電線圈在磁場中轉動時，線圈同時也會在磁場中做切割磁感線運動，產生感應電流，根據實驗數據可以判斷，感應電流的方向應該與原來線圈中的電流方向相反。
在實際生活中，如果電動機轉軸被卡住而不轉動時，電能將全部轉化為內能，很容易燒壞電動機線圈。
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