某小组同学用如图所示装置,研究圆柱体在水中下降的过程中弹簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓慢下降,将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧测力计的示数F1、台秤的示数F2记录在下表中。
实验序号 | h(厘米) | F1(牛) | F2(牛) |
1 | 1.0 | 7.7 | 10.3 |
2 | 2.0 | 7.4 | 10.6 |
3 | 3.0 | 7.1 | 10.9 |
4 | 4.0 | 6.8 | 11.2 |
5 | 5.0 | 6.5 | 11.5 |
6 | 6.0 | 6.5 | 11.5 |
①分析比较实验序号1~4的数据中F1、F2的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是:圆柱体在浸入水的过程中,F1 ,F2 ;
②表中实验序号 的数据表明,圆柱体在相应的位置已全部浸没在水中;
③表中两组数据间F1变化量的大小为△F1,相应的F2变化量的大小为△F2,分析比较实验序号1~6的数据,可得出的结论是:圆柱体在水中缓慢下降的过程中,△F1与△F2的关系是 。当圆柱体处于实验序号6的位置时,所受浮力的大小为 牛。
①减小;增大; ②5、6;③△F1=△F2;1.5。
【分析】①分析比较表中实验序号1~4的数据可知F1与F2的变化;
②圆柱体全部浸没在水中时,V排=V物,根据F浮=ρ液gV排可知浮力不变,则弹簧测力计的示数不变;
③分析比较实验序号1~6的数据,可得出的结论;
取序号3、4两次实验,可得弹簧测力计F1的变化量,则可得圆柱体在这两次实验中受到浮力的变化量,
设圆柱体的底面积为S,圆柱体下降的深度变化量为△h=4.0cm﹣3.0cm=1cm=0.01m
由阿基米德原理可求得圆柱体的底面积S,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排=ρ液gSh算出浮力,此时物体继续下降,但是受到的浮力不变。
【解答】解:①分析比较表中实验序号1~4的数据可知,随着圆柱体下降的深度越深,弹簧测力计的示数F1越来越小,台秤的示数F2越来越大,因此可得初步结论:圆柱体在浸入水的过程中,F1减小,F2增大。
②由表可以看出,在序号5、6两次实验中,弹簧测力计的示数F1不变、台秤的示数F2也不变,说明圆柱体受到的浮力不变,根据F浮=ρ液gV排可知,物体排开水的体积不变,则说明物体已全部浸没在水中。
③由表中的实验数据可得,任意两次实验中F1的减小量等于对应F2的增加量,在5、6两次实验中F1没有发生改变,F2也没有发生改变,因此可得出的结论是:圆柱体在水中缓慢下降的过程中,△F1=△F2。
取序号3、4两次实验,可得弹簧测力计F1的变化量为△F1=7.1N﹣6.8N=0.3N
则可得圆柱体在这两次实验中受到浮力的变化量为△F浮=△F1=0.3N
圆柱体的底面积为S,圆柱体下降的深度变化量为△h=4.0cm﹣3.0cm=1cm=0.01m
由阿基米德原理可得:
△F浮=ρ液g△V排=ρ液gS△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×S×0.01m=0.3N,
解得:S=0.003m2;
由表格可知,当物体下降的深度为5cm时,物体已经完全浸没在水中,则有V排=V=Sh
圆柱体所受到的浮力为:
F浮=ρ液gV排=ρ液gSh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m2×0.5m=1.5N,
此时物体继续下降,但是受到的浮力不变,因此当圆柱体处于实验序号6的位置时,圆柱体受到的浮力为1.5N。
【点评】此题主要考查的是学生对实验数据的处理能力和根据实验数据总结归纳出实验结论的能力,对学生的能力要求较高。
小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后,将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
实验序号 | 电压表示数(伏) | 电流表示数(安) |
1 | 2.6 | 0.18 |
2 | 2.3 | 0.20 |
表二
实验序号 | 电压表示数(伏) | 电流表示数(安) |
3 | 2.2 | 0.20 |
4 | 2.6 | 0.24 |
①获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
②实验中小华所用的电源电压为 伏;
③根据表一中实验序号1的数据,计算此次待测电阻的阻值为 欧;(精确到0.1欧)
④根据实验数据,计算并判断所用滑动变阻器的规格能否为“10欧 2安”。 (需写出计算过程)
①滑动变阻器;②4.5;③10.6;④不能;由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑==≈14.4Ω>10Ω。
【分析】①待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知待测电阻的电压变化,由串联电路分压定律可知滑动变阻器电阻变化,据此分析;
②小华观察数据思考后重新连接了电压表,即将电压表并联在待测电阻两端了,由表一和表二中的第2、3组数据知,电路的电流相等,则变阻器连入电路的电阻相同,由串联电路电压的规律得出电源电压;
③根据表一中实验序号1的数据,根据串联电路电压的规律和欧姆定律计算此次待测电阻的阻值;
④由表中第1组数据,根据欧姆定律得出变阻器连入电路的电阻与题中变阻器的最大电阻比较。
【解答】解:①待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据U=IR可知,待测电阻的电压变大,由串联电路分压定律可知,滑动变阻器电阻变小,根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了;
②小华观察数据思考后重新连接了电压表,即将电压表并联在待测电阻两端了,由表一和表二中的第2、3组数据知,电路的电流相等,则变阻器连入电路的电阻相同,根据电压表的连接,由串联电路电压的规律,电源电压为:
U=2.3V+2.2V=4.5V;
③根据表一中实验序号1的数据,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,计算此次待测电阻的阻值为:
R1==≈10.6Ω;
④由表中第1组数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑==≈14.4Ω>10Ω;
因此,所用滑动变阻器的规格不能为“10欧 2安”。
【点评】本题做“用电流表、电压表测电阻”实验,考查串联电路的规律及欧姆定律的运用,关键是确定电压表的连接,难点是电源电压的求法。
在“探究凸透镜成像的规律”实验中,应调整凸透镜的中心,光屏的中心与烛焰的中心大致在同一 ,以保证像成在光屏中央;将烛焰与光屏置于凸透镜的 (选填“两侧”或“同侧”),移动光屏直到光屏上所成的 像最清晰(选填“实”或“虚”),像是 的(选填“正立”或“倒立”)。
高度;两侧;实;倒立。
【分析】(1)为了使像成在光屏的中央,调整凸透镜的中心,光屏的中心与烛焰的中心大致在同一高度;
(2)实像与物体在透镜的两侧,所以将烛焰与光屏置于凸透镜的两侧;
(3)光屏能接收到的像是倒立的实像,虚像不可以用光屏接收。
【解答】解:在“探究凸透镜成像的规律”实验中,为了使像成在光屏的中央,实验前要调整凸透镜的中心,光屏的中心与烛焰的中心大致在同一高度;
实像与物体在透镜的两侧,所以将烛焰与光屏置于凸透镜的两侧;
光屏能接收到的像是实像,虚像不可以用光屏接收,实像都是倒立的,虚像都是正立的。
【点评】此题探究凸透镜成像的规律实验,要熟练掌握成像特点及其应用,做到灵活应用。
在“探究二力平衡的条件”实验中,用来测量力的仪器是 ;在“探究杠杆平衡的条件”实验中,为便于直接从杠杆上读出力臂的数值,应使杠杆在 位置保持平衡;“测定物质的密度”的实验原理是 ;在“测定小灯泡的电功率”实验中,所选电源电压应 小灯泡的额定电压(选填“大于”“等于”或“小于”)。
弹簧测力计;水平;ρ=;大于。
【分析】(1)测量力的仪器是弹簧测力计;
(2)在“探究杠杆平衡的条件”实验中应调节杠杆在水平位置平衡,目的是为了便于测量力臂;
(3)测定物质的密度”的实验原理ρ=;
(4)测灯泡电功率的实验中,分别测灯泡电压小于、等于和大于额定电压时的电功率,由此分析解答。
【解答】解:
(1)用来测量力的仪器是弹簧测力计;
(2)在“探究杠杆平衡的条件”实验中,为便于直接从杠杆上读出力臂的数值,应使杠杆在水平位置保持平衡。
(3)“测定物质的密度”的实验原理是:ρ=。
(4)测灯泡电功率的实验中,要分别测出灯泡电压小于、等于和大于额定电压时灯泡的实际功率,且电路中串联了一个滑动变阻器,由串联电路的分压原理知,所用电源电压应大于小灯泡的额定电压。
【点评】本题综合考查了探究二力平衡条件、杠杆平衡条件、密度测量以及电功率测量的实验,考查知识点多,综合性强,但难度不大。
如图所示,当一个带负电的物体甲靠近不带电的金属导体乙时,乙的a端会带正电、b端会带负电。
①发生上述现象的原因:金属导体中存在大量可移动的自由电子,电子带 电(选填“正”或“负”);自由电子受到物体甲所带电荷的 作用移动到导体乙的一端(选填“吸引”或“排斥”);
②若将图中的物体甲换成带正电的物体,根据上述分析可得,导体乙的 (选填“A”“B”或“C”)。
A.a、b两端都不会带电
B.a端会带正电、b端会带负电
C.a端会带负电、b端会带正电
①负;排斥;(2)C。
【分析】电子带负电;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,据此结合题意解答。
【解答】解:
(1)电子带负电;因同种电荷相互排斥,所以乙中自由电子会受到带负电的物体甲的排斥力;
(2)将图中的物体甲换成带正电的物体,因异种电荷相互吸引,所以乙中自由电子会受到带正电的物体的吸引,移动到导体乙的a端,使a端带负电,而b端因失去电子(失去负电荷)而带正电,故C符合题意,AB不合题意。
【点评】本题考查电子的带电情况以及电荷之间的相互作用规律,难度不大。
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