三、实验与作图题（17题4分，18题4分，19题5分，20题3分，共16分）
17．一束光经透镜折射后水平射出，小希通过作图提供了一种确定透镜位置的方案，请你按小希的作图方式，在图中的甲、乙位置各提供一种方案确定透镜的位置．
【分析】根据凸透镜和凹透镜的三条特殊光线分析解答即可．
【解答】解：①根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，确定焦点位置；
②根据延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，确定焦点位置；如图所示：
【点评】凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过 焦点．③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．
凸透镜的三条特殊光线：①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点．③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变．
18．图甲为一种测定油箱内油量的装置，把电流表刻度盘改为相应的油量体积数，就可以直接读出油箱中的油量．当油箱中的油量减少时，浮子就会带动滑杆使电流表的示数变小．现将电流表换成电压表，请用乙图设计一个电路，使油箱中的油量消耗到最少时，电压表的示数减小到零．
【分析】根据电路图可知，要使油箱中的油量消耗到最少时，电压表的示数减小到零，则电压表需并联在变阻器两端，并且当电压表示数为零时，变阻器接入电路的阻值为零，因此需将滑动变阻器上半部分电阻串联在电路中．
【解答】解：使滑动变阻器的上半部分电阻与R0串联，电压表并联在R两端，如下图所示：
【点评】本题考查了串联电路的特点、电压表的使用以及电路设计，分析好浮子高度变化时R接入电路中电阻的变化是 关键．
19．）结合图提供的信息，回答下列问题．
（1）图甲：水不容易被压缩，说明分子间存在 斥力 ．
（2）图乙：水蒸气把软木塞向上冲起的过程中，相当于汽油机的 做功 冲程．
（3）图丙是探究 二力平衡条件 的实验装置．
（4）图丁中的实验能得出的结论是： 通电导线周围存在磁场 ．
【分析】（1）分子之间引力和斥力；
（2）做功改变物体的内能，以及内燃机做功冲程的特点；
（3）此装置是探究二力平衡条件；
（4）此实验是奥斯特实验，此实验说明通电导线周围有磁场
【解答】解：（1）图甲中，水不容易被压缩说明分子间存在分子斥力，；
（2）图乙中，水蒸气会把软木塞冲开，是内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程；
（3）图 丙装置是探究二力平衡条件；
（4）此实验是奥斯特实验，此实验说明通电导线周围有磁场．
故答案为：（1）斥力；（2）做功；（3）二力平衡条件；（4）通电导线周围有磁场．
【点评】本题考查了力学、热学电磁学中的基本规律，对于它们的基本规律要认真掌握，平时注意加强理解和应用．
20．小希用如图1所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素．
一些物体的功能
行走的牛 约60J
跑百米的运动员 约3×102J
飞行的步枪子弹
约5×108J
（1）本实验运用了物理研究方法中的转换法：用 木块被推动的距离 来表示小球动能的大小．
（2）小希通过实验探究．发现质量和速度都是影响动能大小的因素，得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？小希查阅了相关资料，收集了一些物体的动能（如表所示），结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是 速度 ．
（3）如图2为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：
①对机动车限定最高行驶速度： 质量一定，速度越快动能越大 ．
②对不同车型限定不一样的最高行驶速度： 速度相同时，质量越大动能越大 ．
（4）用如图1中的使用装置和器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是 B （请从以下三个选项中选择）．
A．倾斜程度不同的斜面
B．粗糙程度不同的水平面
C．质量不同的钢球．
【分析】（1）动能大小与速度和质量有关，本实验中通过钢球推动木块的距离来反映动能的大小，用的是转换法；
（2）通过物体质量、速度和动能的倍数关系得出结论；
（3）对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低；
（4）探究阻力对物体运动的影响，实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小，据此进行分析．
【解答】解：
（1）探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，用到的是转换法；
（2）子弹的质量很小，约是运动员质量的 ，子弹的速度只是运动员的80倍，而它们的动能却差不多，说明速度对物体动能的影响更大．或者：运动员的质量约是牛的质量的 ，运动员的速度是牛的速度的20倍，而运动员的动能却是牛动能的50倍，这说明速度对物体动能的影响更大；
（3）①机动车质量一定，速度越快，动能越大，刹车时制动距离越大，容易出现交通事故，所以要限速行驶；
②在相同的道路上，不同车型的机动车质量不同，速度相同时，质量大 的动能大，制动距离大，质量小的动能小，制动距离小，当制动距离相同时，不同车型限速就不同；
（4）探究阻力对物体运动的影响，需要比较小车在不同表面上运动的距离，据此可知必须增加的器材是粗糙程度不同的水平面，故B正确．
故答案为：（1）木块被推动的距离；（2）速度；（3）①质量一定，速度越快动能越大；②速度相同时，质量越大动能越大；（4）B．
【点评】动能的决定因素有两个：质量和速度．要研究物体的动能与物体的质量和速度的关系时，要从控制变量法的思路入手分析．注意解本题时，要把握转换法和控制变量法的运用．
21．小希在测额定电压为2.5V的小灯泡电阻时，设计了如图甲所示的电路图．
（1）实验时，小希按电路图连接了电路，闭合开关，在调节滑动变阻器的过程中，发现电压表示数突然变大，电流表无示数，其可能的原因是： 灯泡L断路 ．排除故障后，小希通过实验测量了多组实验数据并画出了I﹣U图象，如图乙所示．
（2）小灯泡正常发光时的电阻为 10 Ω．
（3）选取图象中的三组数据，通过计算后发现电阻值相差较大，你对这一现象的解释是 灯泡灯丝的电阻跟温度有关 ．
【分析】（1）电压表示数突然变大说明电压表与电源之间是通路，电流表无示数，说明电路断路，即电压表并联部分断路；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图象读出通过的电流，根据欧姆定律求出电阻；
（3）导体电阻跟导体长度、横截面积、材料、温度有关，从电阻的影响因素考虑．
【解答】解：（1）闭合开关，在调节滑动变阻器的过程中，发现电压表示数突然变大，电流表无示数，说明电压表并联部分断路，原因可能是灯泡L断路；
（2）小灯泡正常发光时的电压U=2.5V，由图象可知通过的电流I=0.25A，
由I= 可得，此时灯泡的电阻R= = =10Ω；
（3）实验过程中，灯丝的长度、横截面积、材料都不变，电压不同，灯丝温度不同，电阻大小不同，所以灯泡灯丝的电阻跟温度有关．
故答案为：
（1）灯泡L断路；
（2）10；
（3）灯泡灯丝的电阻跟温度有关．
【点评】本题考查了电路故障的判断和欧姆定律的应用以及灯丝电阻与温度的关系，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．
四、计算题（23题5分，24题7分，共12分）
22．小希在学习了密度和浮力的相关知识后，利用自制的量筒和其他实验器材按照如图所示的步骤进行了实验．请结合图提供的信息，计算：
（1）鸡蛋在水中受到的浮力．[来源:Z.xx.k.Com]
（2）鸡蛋的密度．
【分析】（1）求出鸡蛋浸没时排开水的体积，根据阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排可求浮力；
（2）由图1、3求出鸡蛋漂浮在盐水上时排开盐水的体积，根据漂浮条件和阿基米德原理求出鸡蛋的重力，利用G=mg=ρVg即可求出鸡蛋密度．
【解答】解：（1）由图1、2可知：鸡蛋浸没于水中排开水的体积：
V排1=V2﹣V1=450mL﹣400mL=50mL=50cm3=5×10﹣5m3，
鸡蛋受到的浮力：
F浮1=ρ水gV排1=1×103kg/m3×9.8N/kg×5×10﹣5m3=0.49N．
（2）由图1、3可知鸡蛋漂浮在盐水上时排开盐水的体积V排2=V3﹣V1=448mL﹣400mL=48mL=48cm3=4.8×10﹣5m3，
由图4可知：盐水密度ρ盐水=1.25×103kg/m3，
鸡蛋的体积V=V排1=5×10﹣5m3，
所以根据漂浮条件可知：鸡蛋的重力G=F浮2=ρ盐水gV排2=1.25×103kg/m3×9.8N/kg×4.8×10﹣5m3=0.588N．
由G=mg=ρVg可得：
鸡蛋密度ρ= = =1.2×103kg/m3．
答：（1）鸡蛋在水中受到的浮力为0.49N．
（2）鸡蛋的密度为1.2×103kg/m3．
【点评】本题考查学生对漂浮条件和阿基米德原理的掌握和运用，利用好隐含条件“物体浸没时排开水的体积等于物体的体积”．
23．已知电源电压9V，R1=15Ω，电路连接如图所示，将滑动变阻器的滑片P移到图中位置，使变阻器电阻Ra p= R2，此时电压表的示数为4.8V．保持原电路不变，如果将电压表换成电流表，求：
（1）电流表的示数．
（2）若移动滑片P到某一点，使滑动变阻器消耗的电功率为1.2W，通过R1的电流．
【分析】（1）电压表的内阻很大、在电路中相当于断路，据此可知电路中R1与R2的最大阻值串联，电压表测滑片右侧部分电阻丝的阻值，根据串联电路的特点和欧姆定律得出等式即可求出滑动变阻器的阻值；将电压表换成电流表后，R1与 R2串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数；
（2）设出滑动变阻器消耗的电功率为1.2W时电路中的电流，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出滑动变阻器两端的电压，根据P=UI表示出滑动变阻器消耗的电功率得出等式，解方程求出电路中的电流，根据欧姆定律和串联电路的特点求出滑动变阻器接入电路中的电阻为零时的最大电路、滑动变阻器接入电路中的电阻最大时的最小电流，然后确定电路中的电流即为通过R1的电流．
【解答】解：（1）因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路，
所以，由电路图可知，电路中R1与R2的最大阻值串联，电压表测滑片右侧部分电阻丝的阻值，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I1= = ，即 = ，
解得：R2=30Ω，
将电压表换成电流表后，R1与 R2串联，电流表测电路中的电流，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电流表的示数：
I2= = = A≈0.43A；
（2）设滑动变阻器消耗的电功率为1.3W时电路中的电流I，则R2两端的电压：
U2=U﹣IR1=9V﹣I×15Ω，
则滑动变阻器消耗的电功率：
P2=U2I=（9V﹣I×15Ω）I=1.2W，
整理可得：15I2﹣9A×I+1.2A2=0，
解得：I=0.2A或I=0.4A，
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时电路中的最大电流：
I大= = =0.6A，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的最小电流：
I小= = =0.2A，
因0.2A和0.4A均在0.2A～0.6A之间，
所以，电路中的电流可能为0.2A，也可能是0.4A．
答：（1）电流表的示数为0.43A；
（2）若移动滑片P到某一点，使滑动变阻器消耗的电功率为1.2W，通过R1的电流可能为0.2A，也可能是0.4A．
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要注意电压表更换为电流表时电路连接方式的判断．
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