专题五：综合计算（本专题满分11分，共2个小题，第10小题6分，第11小题5分）
10．如图甲所示电路，电源电压保持不变。小灯泡L标有“4V 1.6W”字样，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2＝20Ω，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。请画出该题的各个等效电路图。求：
（1）小灯泡正常工作时的电阻是多少？
（2）只闭合开关S、S2和S3，移动滑动变阻器R1的滑片P使电流表示数为0.5A时，R2消耗的电功率为1.25 W。此时滑动变阻器R1接入电路中的阻值是多少？
（3）只闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片P，小灯泡L的I-U图象如图乙所示。在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是多少？
11．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：
（1）物体在空中上升1m，小雨做的功是多少？
（2）每个滑轮的重力是多少？
（3）物体的密度是多少？
专题六：创造与探究（本专题满分10分，共3个小题，第12小题4分，第13小题3分，第14小题3分）
12．归纳式探究——探究小球沿过山车轨道的运动
小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动，游客却不会掉下来。他想探索其中的奥秘，做了以下两个探究：
（1）探究一：如图甲所示，小球由A点沿光滑轨道自由运动到B点，小球到达B点的速度v与高度h和小球 质量m的关系，数据如表一。
则小球到达B点的速度v与 有关，且v2＝k1 。
（2）探究二：如图乙所示，小球以一定速度从B点沿光滑的竖直圆形轨道运动，恰好通过最高点C。小球在B点的速度v与轨道半径r的关系，数据如表二。
则小球在B点的速度v与轨道半径r的关系式为 。
实验次数 h/m m/kg v2/（m2∙s-2）
1 0.2 2.0×10-2 4.0
2 0.4 2.0×10-2 8.0
3 0.4 3.0×10-2 8.0
4 0.8 2.5×10-2 16.0
（3）如图丙所示，将甲、乙两轨道组合后，小球从A点沿光滑轨道自由运动，若r＝0.4m，要使小球经过B 点后能恰好通过C点，则h＝ 。
13． 演绎式探究——探究点电荷的电场强度
如果带电体间的距离比它们的大小大得多，这样的带电体可以看成是点电荷。
（1）实验发现，带电量分别为q1、q2的两个点电荷距离为r时，它们之间的作用力
F＝k q1q2r2，其中k为常量。当q1和r一定时，F与q2之间的关系图象可以用图甲中的图线 来表示。
（2）磁体周围存在磁场，同样，电荷周围也存在电场。电场对放入其中的电荷产生电场力的作用。点电荷q1与q2之间的作用力实际是q1（或q2）的电场对q2（或q1）的电场力。物理学中规定：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值，叫做该点的电场强度，用E表示，则E＝ 。
如图乙所示，在距离点电荷Q为r的A点放一个点电荷q，则点电荷q受到的电场力F＝ ，点电荷Q在A点产生的电场强度EA＝ 。
（3）如果两个点电荷同时存在，它们的电场会互相叠加，形成合电场。
如图丙所示，两个互成角度的电场强度E1和E2，它们合成后的电场强度E用平行四边形的对角线表示。如图丁所示，两个点电荷Q分别放在A、B两点，它们在C点产生的合电场强度为E合。请推导证明：E合= kQ r2
14．问题解决——制作电子拉力计：
现有如下器材：
一个电压恒为12V的电源；一个阻值为20Ω的定值电阻R0；一个量程为0~0.6A的电流表；一个开关；若干导线；一根长为8cm、阻 值为40Ω的均匀电阻丝R1（它的阻值与其长度成正比）；一根轻质弹簧，一端可以固定，另一端和金属滑片P固定在一起（P与R1间的摩擦不计），它的伸长量与受到的拉力关系图象如图乙所示。
（1）请利用上述器材制作电子拉力计，在图甲所示方框中画出设计的电路图。
（2）请推导出拉力F与电流表示数I的关系式，并在图丙所示的电流表表盘上标出拉力为0N、20N、40N时对应的刻度值。
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