【正文】 【點(diǎn)睛 】 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式、電功率公式的靈活應(yīng)用，正確的判斷滑動(dòng)變阻器消耗的最大電功率是關(guān)鍵。 （ 1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓 UL=12V， t=2s時(shí)電流對(duì)小燈泡做的功 WL=12J，由 可得，小燈泡 L正常發(fā)光時(shí)的電流： ； （ 2）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為 0～ ，變阻器允許通過(guò)的最大電流為 1A，所以，電路中的最大電流 I 大 =，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，由 可得，電路中的總電阻和燈泡的電阻分別為： ， ，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值： ，當(dāng)電壓表的示數(shù) UR=15V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各 分電壓之和，所以，此時(shí)燈泡兩端的電壓：，則電路中的最小電流： ，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值： ， 則滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值在 12Ω ～ 120Ω 的范圍時(shí)才能保證電路的安全； （ 3）滑動(dòng)變阻器消耗的電功率：當(dāng) 時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大，此時(shí)燈泡兩端的電壓： ，滑動(dòng)變阻器消耗的最大電功率：。 （ 1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，根據(jù) 求出小燈泡 L正常發(fā)光時(shí)的電流； （ 2）燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流最大，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻和燈泡的電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值；當(dāng)電壓表的示 數(shù)最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的最大阻值，然后得出滑動(dòng)變阻器接 20 入電路中的阻值范圍； （ 3）根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律表示出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率，然后判斷出滑動(dòng)變阻器消耗最大功率時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)燈泡兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和 求出滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率。求： （ 1）小燈泡 L正常發(fā)光時(shí)的電流； （ 2）滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值在什么范圍時(shí)才能保證電路 的安全； （ 3）小燈泡 L兩端電壓為何值時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？ 【答案】 （ 1） ；（ 2） 12Ω ～ 120Ω ；（ 3） 。 【點(diǎn)睛 】 本題為力學(xué)綜合題，考查了壓強(qiáng)、浮力、機(jī)械效率的計(jì)算，題目較難。 【解析】分析： （ 1）根據(jù) 可求物體浸沒(méi)在水中受到的浮力； （ 2）不考慮水對(duì)物體的阻力、繩重及繩與滑輪間的摩擦，根據(jù)，已知裝置機(jī)械效率為 80%，可求動(dòng)滑輪重； （ 3）已知工人的質(zhì)量，可求工人的重力 ；已知工人對(duì)地面的壓強(qiáng)，根據(jù) 可求對(duì)地面的壓力，根據(jù) 可求繩子的拉力，根據(jù) 可求出浮力的變化量，即可求排開(kāi)液體的變化量，再根據(jù) 求出液體深度的變化量，由 可求池底受到水的壓強(qiáng)的變化量， 解答 ：（ 1）物體浸沒(méi)在水中 受到的浮力： ； （ 2）不考慮水對(duì)物體的阻力、繩重及繩與滑輪間的摩擦，裝置機(jī)械效率；， 解得： G動(dòng) =250N； （ 3）由圖可知， n=4，工人的重力， ，工人對(duì)地面的壓力：， ，此時(shí)繩子對(duì)人的拉力： ，此時(shí)物體在長(zhǎng)方形水池受到的浮力： ，物體排開(kāi)液體的體積：由 ′ 可得， 19 ，排開(kāi)液體的變化量： ；液體深度的變化量： ，池底受到水的壓強(qiáng)的變化量：。 四、計(jì)算題 21. 質(zhì)量為 60kg的工人站在水平地面上，用如圖裝置勻速打撈浸沒(méi)在長(zhǎng)方形水池中的物體，水池底面積為 18 15m2，物體重 2021N、體積為 ，物體未露出水面前，此裝置機(jī)械效率為 80%．（不考慮水對(duì)物體的阻力、繩重及繩與滑輪間的摩擦） g取 10N/kg求： （ 1）物體浸沒(méi)在水中受到的浮力； （ 2）動(dòng)滑輪的重力； （ 3）若工人雙腳與地面的接觸面積為 500cm2，當(dāng)他對(duì)地面的壓強(qiáng)為 2 103Pa時(shí)，池底受到水的壓強(qiáng)的變化量。 （ 2）滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)，燈泡變亮，即電流變大，電阻變小，故滑片以右電阻絲連入電路中與燈串聯(lián)，如下所示： 17 （ 3） A．若電流表斷路，整個(gè)電路斷路，兩表都沒(méi)有示 數(shù)，不符合題意； B．若小燈泡短路，則電壓表示數(shù)為 0，電流表有示數(shù)，不符合題意； C．若小燈泡燈絲斷了，小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表與電源連通測(cè)電源電壓，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，符合題意； D．若滑動(dòng)變阻器短路，電流表有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，不符合題意， 故選 C； （ 4）燈在額定電壓下正常發(fā)光，排除故障后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移到某一位置時(shí)，某同學(xué)從 “0 15V”量程的刻度線看出指針停在 10V處，則對(duì)應(yīng)小量程的 2V，小于燈的額定電壓 ，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器的電壓，由分壓原理 ，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為額定電壓；此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為 ，電流大小為 ，則小燈泡的額定功率是： ； （ 5）燈的實(shí)際功率越大，燈越亮，燈的溫度越高，因燈的電阻隨溫度的升高而變大，故燈絲的電阻越大，由歐姆定律，燈兩端的電壓與電流的比值即為燈的電阻，故不一樣。 【答案】 (1). R2 (2). (3). C (4). 右 (5). (6). 燈的電阻隨溫度的升高而變大 【解析】分析： （ 1）燈的額定電壓為 ，小燈泡電阻約為 10Ω ，由歐姆定律求燈的額定電流，當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，由串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求變阻器連入電路中的電阻確定選用的滑動(dòng)變阻器； （ 2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)，燈泡變亮，確定變阻器的連接與燈串聯(lián)； （ 3）逐一分析每個(gè)選項(xiàng)，找出符合題意的答案； （ 4）根據(jù)電壓表大小量程之比為 5： 1讀數(shù)，燈在額定電壓下正常發(fā)光，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分 壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；根據(jù)電流表選用小量程確定分度值讀數(shù)，根據(jù) 求燈的功率； （ 5）燈的電阻隨溫度的升高而變大，由歐姆定律分析。 （ 5）根據(jù)收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同學(xué)們得出了燈泡亮度與實(shí)際功率的關(guān)系。（要求：滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)，燈泡變亮） （ 3）電路正確連按后，閉合開(kāi)關(guān)，他們發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，你認(rèn)為造成這一﹣現(xiàn)象的原因可能是 _____。 （ 1）為了完成實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是 _____。 解答 ：（ 1）調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí)，指針偏向分度盤(pán)的左側(cè)，此時(shí)應(yīng)該將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直到指針指在分度盤(pán)的中央； （ 5）銅塊放入水中排開(kāi)液體的體積等于銅塊的體積，根據(jù) 表示出物體的體積，也就是排開(kāi)水的體積，將燒杯中的水倒入量筒中的標(biāo)記處，燒杯中水減少的質(zhì)量等于鐵塊排開(kāi)水的質(zhì)量，故用天平測(cè)出水和燒杯的總質(zhì)量 m2后，需要 將燒杯中的水倒入量筒中的標(biāo)記 A處； （ 6）從圖讀出剩余涪江水和燒杯的總質(zhì)量 ； 故答案為： (1). 右 (2). 將燒杯中的水倒入量筒中的標(biāo)記 A處 (3). (4). (5). 偏大 【點(diǎn)睛 】 本題考查天平的使用，特殊的方法測(cè)量水的密度的計(jì)算，其中銅塊的體積等于排開(kāi)水的體積是解題的關(guān)鍵，但學(xué)生容易出錯(cuò)。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)方案，小紅測(cè)出的涪江水密度比真實(shí)值 _____。（請(qǐng)你寫(xiě) 出這一步的操作方法） （ 6）用天平