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ρ ,p >p D. ρ >ρ ,p
ρ >ρ >ρ 水 A B C。 (1)根据实验现象可以得出:漂浮在水面上的物体,___________,物体露出水面的体积占整个物体体积 的比例越大。 (2)请用阿基米德原理证明上述结论的正确性。___________ 【答案】 ①. 物体的密度越小 ②. 见解析 【解析】 【详解】(1)[1]如图所示,物体都漂浮,密度越变越小,物体露出水面的体积占整个体积的体积比例越 大,故结论为漂浮在水面上的物体,物体的密度越小,物体露出水面的体积占整个物体体积的比例越大。 (2)[2]浮力为 F =ρ gV 浮 水 排 物体所受的重力为 学科网(北京)股份有限公司G=ρ V g 物 物 由于物体漂浮,故浮力等于重力,可得 F =ρ gV =G=ρ V g 浮 水 排 物 物 由于需要知道物体露出水面的体积与物体的体积占比问题,故将等式整理为 ρ g(V -V )=ρ V g 水 物 露 物 物 经整理可知 V ρ -ρ 露= 水 物 V ρ 物 水 ρ -ρ V 故物体的密度越小,ρ -ρ 越大, 水 物 越大, 露 越大。 水 物 ρ V 水 物 三、作图题(共5分) 13. 在图中,重力为10牛的物体静止在水平地面上,用力的图示法画出地面受到的压力. ( ) 【答案】 【解析】 【详解】压力的大小等于重力,为10N,方向垂直于接触面向下,作用点在接触面上.如图所示 14. 在图所示的电路中,有一根导线尚未连接,请用笔画线代谷导线补上,补上后要求:闭合开关,当滑 动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数变小。 学科网(北京)股份有限公司【答案】 【解析】 【详解】闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数变小,则说明向右移动时滑动变阻器 的电阻变大了,因此应接入滑动变阻器左下接线柱,如下图所示: 四、综合题(共33分) 15. 一只铜球浸没在水中,排开水的体积为2×10-3米3,求:铜球受到的浮力F 。 浮 【答案】19.6N 【解析】 【详解】解:铜球受到的浮力 F =ρgV =1.0×103kg/m3×9.8N/kg×2×10-3m3 =19.6N 浮 排 答:铜球受到的浮力为19.6N。 16. 潜水器“海斗号”创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度记录。求当“海斗号”下潜至水下 10000米深度时受到的海水压强p 。(海水密度取1×103千克/米3) 水 【答案】1×108Pa 【解析】 【详解】解:根据液体压强公式可得 p =ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10000m=1×108Pa 水 学科网(北京)股份有限公司答:当“海斗号”下潜至水下10000米深度时受到的海水压强p 等于1×108Pa。 水 17. 在图所示的电路中,电源电压为6V,电阻R 为5Ω。闭合开关S时,电流表A的示数为2.0A,求: 1 (1) 电流表A 的示数I。 1 1 (2) 通过电阻R 的电流I。 2 2 【答案】(1)1.2A;(2)0.8A 【解析】 【详解】(1) 电流表A 的示数 1 U 6V I = = =1.2A 1 R 5Ω 1 (2) 通过电阻R 的电流 2 I =I-I =2.0A-1.2A=0.8A 2 1 的 答:(1) 电流表A 示数1.2A; 1 (2) 通过电阻R 的电流0.8A。 2 18. 如图所示,薄壁圆柱形容器置于水平桌面上。容器的底面积为2×10-2米2,装有4千克水。 (1)求容器中水的体积V ; 水 (2)求容器底部受到水的压强p ; 水 (3)将一金属块放入容器的水中并完全浸没(水没有溢出),测得容器底部受到水的压强和容器对水平 桌面的压强分别增加了392帕、980帕。求金属块的密度ρ 。 金属 【答案】(1)4×10-3m3;(2)2×103Pa;(3)2.5×103kg/m3 【解析】 【详解】解:(1)容器中水的体积V 水 m 4kg V = 水= =4×10-3m3 水 ρ 1×103kg/m3 水 学科网(北京)股份有限公司(2)水的深度为 V 4×10-3m3 h = 水= =0.2m 水 S 2×10-2m2 容 容器底部受到水的压强p 水 p =ρgh =1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa 水 水 (3)当将金属块放入容器中时,增加的压力为 ΔF =ΔpS=ρgΔhS=ρgΔV =F 水 浮 即 F =F =ΔpS=392Pa×2×10-2m2=7.84N 浮 压 金属块完全浸没,故金属块的体积为 F 7.84 V =V = 浮= =7.84×10-4m3 金 排 ρg 1×103kg/m3×10N/kg 加入金属块后,水没有溢出,与没有放金属块之前,增加的压力为金属块的重力,故金属块的重力为 ΔF =Δp'S=G =980Pa×2×10-2m2=19.6N 桌 金 则金属的质量为 G 19.6N m = 金= =1.96kg 金 g 10N/kg 那么金属块的密度为 m 1.96kg ρ = 金= =2.5×103kg/m3 金 V 7.84×10-4m3 金 答:(1)容器中水的体积V 为4×10-3m3; 水 (2)容器底部受到水的压强p 为2×103Pa; 水 (3)金属块的密度为2.5×103kg/m3。 19. 小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压保持不变)、待测也阻R、电流表、电压 x 表(只有0~3伏档完好)、滑动变阻器、开关以及导线若干。他正确连接电路,实验步骤正确,刚闭合开 的 关时电压表、电流表示数如图(a)、(b)所示。他移动沿片P,发现电表 示数变化范围太小,可能会 影响测量的精确程度。于是他经过思考后重新连接电路进行实验,重新实验的数据记录如表所示,并在移 动变阻器滑片过程中,发现电压表示数的最大变化量为1.8伏。 学科网(北京)股份有限公司实验序号 电压表示数(伏) 电流示数(安) 1 1.5 0.20 2 0.5 0.26 (1)实验所用电源的电压。___________(需写出简要的计算过程或理由) (2)根据相关信息,实验序号1时所测得电阻R 的阻值为___________欧。 x 【答案】 ①. 4.5V ②. 15 【解析】 【详解】(1)[1]他正确连接电路,实验步骤正确,说明电压表与电阻并联,如图(a)电压表,选择 0~3V,分度值为0.1V,读数为2.7V;重新连接电路,而电压表(只有0~3伏档完好),故将电压表并联 在滑动变阻器两端,根据串联分压,滑动变阻器接入的阻值越大,电压表的示数最大,当滑动变阻器的阻 值为零,电压表的示数为0,故当滑动变阻器全接入时,此时电压表的示数最大,根据电压表示数的最大 变化量为1.8伏,故滑动变阻器的最大值为1.8V,而第一次连接电路时,滑动变阻器也是全部接入,那么 此时滑动变阻器的电压也为1.8V,故电源电压为 U=U +U =2.7V+1.8V=4.5V 1 滑 (2)[2]实验序号1时所测得电阻R 的阻值为 x U 4.5V-1.5V R = x= =15Ω x I 0.2A 1 20. 某小组同学在得出“串联电路中电流处处相等”结论后继续实验,他们先按图用导线连接电源(电压 的 保持不变)、电阻R(阻值为20欧)、开关等,然后将不同阻值 导体R 接入电路AB间,并记录电压和 x 电流,数据如下表所示。 学科网(北京)股份有限公司实验序号 R 阻值(欧) 电压表示数(伏) 电流表示数(安) x 1 5 1.8 0.36 2 10 3.0 0.30 3 16 4.0 0.25 4 25 5.0 0.20 5 30 5.4 0.18 6 40 6.0 0.15 (1)分析比较实验序号1-6数据中的电流表示数的变化情况及相关条件,可以得到的初步结论是:电源电 压不变的情况下,当一个串联电阻相同时,___________; (2)分析比较实验序号1-6数据中的电压表示数的变化情况及相关条件,可以得到的初步结论是: ________; (3)分析比较实验序号1-6数据中的电压表、电流表示数的比值及导体R 电阻的大小等条件,可以得到 x 的结论是:_______; (4)在分析了实验中R 两端的电压和电流的比值后,他们进一步发现,当R 的阻值越接近另一个导体的 x x 阻值时,R 两端的电压和通过的电流的乘积越大。请根据这一发现及相关数据,可以进行的猜想是:串联 x 电路中,当某个导体的_______,其两端的电压和通过的电流的乘积最大; (5)为了验证这个猜想,他们拟用滑动变阻器接入电路AB间继续实验,可供选用的滑动变阻器有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”、“50Ω 1A”三种规格。你认为选用_______规格的变阻器能够满足实验要求。 【答案】 ①. 另一个电阻越大,电路中的电流越小 ②. 在串联电路中,当一个串联电阻不变,另 一个电阻越大,其两端的电压越大 ③. 在串联电路中,一个电阻的阻值越大,其两端的电压与通过的 电流的比值越大,且大小等于该电阻 ④. 电阻与另一个电阻相等时 ⑤. 50Ω 1A 【解析】 【详解】(1)[1]由表中数据可看出,电源电压不变,当R阻值不变,R 越大,电路的总电阻越大,由 x U I= 得电路中的电流越小,故可得出:在串联电路中,当一个串联电阻相同时,另一个电阻越大,电路 R 学科网(北京)股份有限公司中的电流越小。 (2)[2]分析表中电压表和电阻R 的变化会发现,R 越大,分配在它两端的电压就越大,故可得出结论: x x 在串联电路中,当一个串联电阻不变,另一个电阻越大,其两端分配的电压越大。 (3)[3]综合分析电压表、电流表示数的比值及导体R 电阻的大小等条件,可得出:在串联电路中,当一 x 个电阻不变,另一个电阻变大时,其两端分配的电压变大,电路中的电流变小,电压与电流的比值始终等 于该电阻阻值。 (4)[4]计算表中6次实验中导体两端的电压与通过的电流的乘积 1.8V×0.36A=0.648W 3.0V×0.30A=0.9W 4.0V×0.25A=1.0W 5.0V×0.20A=1.0W 5.4V×0.18A=0.972W 6.0V×0.15A=0.9W 通过以上计算可知,第三组和第四组电压表和电流表示数乘积最大,这两组的电阻最接近于电路中另一个 串联电阻大小,因此得出结论:串联电路中,当某个导体的电阻等于另一个电阻时,其两端的电压和通过 的电流的乘积最大。 (5)[5]该电路中的定值电阻R=20Ω,由(4)知R 的电阻等于另一个电阻时,其两端的电压和通过的电 x 流的乘积最大,即 R=R=20Ω x 时,R 的功率最大,此时R 的功率为 x x U 2 U2 U2 U2 P =I2R =( ) R = ×R = = x x R+R x +R 滑 x (2R x +R 滑 ) 2 x (2R x +R 滑 ) 2 (2R x -R 滑 ) 2 +8R R R 滑 x x 故当2R=R 时,R 的功率最大,则 x 滑 x R =2 R =2×20Ω=40Ω 滑 x 故应选“50Ω 1A”规格的滑动变阻器。 学科网(北京)股份有限公司学科网(北京)股份有限公司