三、作图题（本大题2小题，共6分）

22．（3分）（2013•达州）如图所示，实心铅球静止在斜面上，请用力的示意图作出铅球受到的重力和挡板对铅球的支持力．

考点： 力的示意图．

专题： 作图题；压轴题；重力、弹力、摩擦力．

分析： 重力的作用点在物体的重心，方向竖直向下；支持力的作用点在接触面与物体的接触点上，方向垂直挡板斜向上．

解答： 解：过重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号G表示；过支持力的作用点沿垂直挡板向上的方向画一条带箭头的线段，符号用F表示；如图所示：

点评： 画力的示意图，是用一条带箭头的线段表示力，线段的长度表示力的大小，箭头表示力的方向，起点或终点表示力的作用点．

23．（3分）（2013•达州）电冰箱的压缩机（电动机）是由温控开关控制的，冷藏室中的照明灯是由门控开关控制的，即开冰箱门时照明灯亮、关冰箱门时照明灯灭．请在图中用笔画线连接好符合上述特点的电冰箱工作电路图．

考点： 实物的电路连接．

专题： 作图题；压轴题；电流和电路．

分析： 由题意可知，电动压缩机与温控开关串联，照明灯泡与门控开关串联；灯和压缩机可以独立工作、互不影响，即为并联．

解答： 解：由题意可知：灯和压缩机是并联关系，且电动压缩机与温控开关串联，照明灯泡与门控开关串联，如下图所示：

点评： 本题考查了并联电路的特点和开关的作用，关键是根据题意得出灯泡与电动机独立工作、互不影响．

四、创新设计与实验探究（本大题2小题，共13分）

24．（6分）（2013•达州）下面是小李同学和小张同学设计的“测食用油密度”的实验方案，请完善他们的方案，并回答后面的问题：

（1）小李同学的方案：用调节平衡的天平测出空烧杯的质量m1，向烧杯内倒入适量食用油再测出烧杯和食用油的总质量m2，然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积为V1；其测得的食用油密度的表达式为　ρ油=　．

（2）小张同学的方案：在烧杯内倒入适量的食用油，用调节平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m3，然后将烧杯内部分食用油倒入量筒，再测出烧杯和剩余食用油的总质量m4，读出量筒内食用油的体积V2．其测得的食用油密度的表达式为　ρ′油=　．

（3）请你对上述两种实验方案进行评估，按　小张　同学的实验方案进行测量，实验误差可能小一些．

（4）如图是按小张同学的实验方案进行某次实验的情况，请将实验的数据及测量结果填入表中．

考点： 液体密度的测量．

专题： 压轴题；测量型实验综合题．

分析： （1）把烧杯内的油全部倒入量筒内，量筒内油的质量等于烧杯和食用油的总质量减去空烧杯的质量，读出量筒内食用油的体积，根据密度公式即可得出食用油密度的表达式．

（2）把烧杯内的油适量倒入量筒内，量筒内油的质量等于烧杯和食用油的总质量减去烧杯和剩余食用油的总质量，读出量筒内食用油的体积，根据密度公式即可得出食用油密度的表达式．

（3）小李的实验中烧杯内的食用油不可能全部倒入量筒中，会沾在烧杯壁上，使质量测量值大于倒入量筒中食用油的质量．

（4）知道烧杯和食用油的总质量，以及烧杯和剩余食用油的质量，求出倒入量筒的食用油的质量，再读出食用油的体积，根据密度公式求出食用油的密度．

解答： 解：（1）∵烧杯和食用油的总质量m2，空烧杯的质量m1，

∴量筒内油的质量为：m2﹣m1．

又∵量筒内食用油的体积为V1，

∴根据密度公式ρ=可得：食用油密度的表达式是：ρ油=，

（2）∵烧杯和食用油的总质量m3，烧杯和剩余食用油的质量m4，

∴量筒内油的质量为：m3﹣m4．

又∵量筒内食用油的体积为V2，

∴根据密度公式ρ=，

可得：食用油密度的表达式是：ρ′油=．

（3）小李先测空烧杯的质量，再测烧杯和液体总质量，最后将液体倒入量筒来测体积，这种做法会因烧杯壁粘液体而使测出的体积偏小，导致算出的液体密度偏大；而小张先测出烧杯和食用油的总质量，然后将烧杯内的适量食用油倒入量筒内，再测出烧杯和剩余食用油的总质量，读出量筒内食用油的体积，避免了容器壁粘液体带来的实验误差，能使实验误差减小．

（4）烧杯和剩余油的总质量：m'=10g+5g+2g+0.3g=17.3g，

倒入量筒中食用油的质量为：m=m0﹣m'=34.1g﹣17.3g=16.8g，

食用油的体积：V=20ml=20cm3，

食用油的密度是：ρ===0.84g/cm3．

故答案为：（1）ρ油=；（2）ρ′油=；（3）小张；

（4）见下表；

烧杯和食用油的总质量（g） 烧杯和剩余油的总质量（g） 倒出油的体积（cm3） 油的密度（kg/m3）

34.1 17.3 20 0.84×103

点评： 同样测量液体的密度，本题同时给出了两种方案，让学生分析辨别，提高了学生的思考能力，锻炼了学生思维能力．是一道好题．

25．（7分）（2013•达州）利用如图甲所示的实验器材，测定额定电压为6V的小灯泡的电功率．已知滑动变阻器上标有“l2Ω 1A”的字样，电源电压保持不变．请完成下列相关问题：

（1）该实验的原理是　P=UI　．

（2）在甲图上补画一根导线，使得测定小灯泡电功率的电路完整，要求滑片P向右移动时，小灯泡变暗．

（3）连好电路后，要使滑动变阻器的电阻丝全部接入电路，应先将滑片P移至　b　（选填“a”“b”）端，再闭合开关S，此时电压表示数为4.2V，对应的电流表示数如图乙所示．

（4）调节滑片P，当P移至ab中点时，小灯泡恰好正常发光．

（5）继续调节滑片P，当P移至另一点时，灯泡偏亮，读出此时电压表、电流表示数分别为6.5V、0.52A．

（6）根据实验过程填完下表．

考点： 电功率的测量．

专题： 压轴题；探究型实验综合题．

分析： （1）伏安法测灯泡电功率的原理是：电功率公式P=UI；

（2）要求滑片P向右移动时，小灯泡变暗，即使整个电路中的电流变小，故此时电路中的电阻要变大，滑片最左端要和开关连接；

（3）连好电路后，闭合开关前，为防止电路中电流过大烧毁元件，变阻器的阻值应在最大值处，故滑片P应滑至b端；已知滑动变阻器接入电路电阻最大，所以此时电路电流最小，根据滑动变阻器允许通过的电流和电流表指针位置，确定此时的电路电流；已知灯泡两端实际电压和通过的电流，利用公式P=UI得到实际功率；

（4）（5）（6）①在上一步中，已知滑动变阻器全部接入电路和通过电路的电流，可以得到滑动变阻器两端电压；已知电压表示数和滑动变阻器两端电压，可以得到电源电压；

②灯泡正常发光时两端电压为额定电压，已知电源电压，可以得到滑动变阻器两端电压；已知滑动变阻器接入电路的电阻和两端电压，可以得到电路电流；已知灯泡额定电压和通过的电流，利用公式P=UI得到额定功率．

解答： 解：

（1）测量小灯泡功率的实验原理为P=UI；

（2）变阻器一端已经连好，根据变阻器的工作原理，要想滑片右移时阻值变大，导线必须连在左下端，实物电路连接如右图所示：

（3）连好电路后，闭合开关前，为防止电路中电流过大烧毁元件，变阻器的阻值应在最大值处，故滑片P应滑至b端；

滑动变阻器接入电路电阻最大时，电路电流最小，而滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以电流表指针指示的电流是0.4A；

此时灯泡的实际功率为P1=U1I1=4.2V×0.4A=1.68W；

（4）（5）（6）①滑动变阻器两端电压为U最大=0.4A×12Ω=4.8V，

电源电压为U=U1+U最大=4.2V+4.8V=9V；

②灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为U半=U﹣U额=9V﹣6V=3V，

通过灯泡的电流为I额=I半===0.5A，

灯泡的额定功率为P额=U额I额=6V×0.5A=3W．

故答案为：

（1）P=UI；

（2）实物连接如下：

；

（3）b；

（6）实验结果如下表：

实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 亮度 功率/W

1 4.2 0.4 偏暗 1.68

2 6.0 0.5 正常 3

3 6.5 0.52 偏亮 3.38

点评： 在物理实验中，探究用电器的功率经常见到，该类实验题总体难度不大，但是因为涉及的知识点较多，稍微马虎就容易出错，故做该类题时细心最为重要．

五、综合运用与计算（本大题2小题，共14分.解答时要求有必要的文字说明、公式和计算过程，只写结果不得分）

26．（7分）（2013•达州）如图，物体重100N，圆柱形容器底面积为400cm2，内盛有65cm深的水，当用图中滑轮组将物体浸没在水中后，容器中水面上升到70cm，物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力）．ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg．求：

（1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强．

（2）物体浸没在水中时受到的浮力．

（3）若把物体完全拉出水面后，滑轮组的机械效率．

考点： 液体的压强的计算；浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率．

专题： 计算题；压轴题；压强、液体的压强；浮力；功、功率、机械效率．

分析： （1）求出水面上升的高度，根据液体压强计算公式P=ρgh就可以计算出水对容器底增加的压强；

（2）物体浸没在水中时V排=V物，首先求出物体的体积，再根据阿基米德原理计算出物体受到的浮力；

（3）当物体完全浸没在水中时，根据滑轮组机械效率的计算公式和滑轮组的省力公式求出动滑轮的重力，再求出物体被拉出水面后滑轮组的机械效率．

解答： 解：（1）物体浸没在水中后，增加的深度：

h=70cm﹣65cm=5cm=0.05m；

增加的压强：

p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa．

（2）物体体积：

V物=sh=400cm2×5cm=2000cm3=2×10﹣3m3

∵浸没时V排=V物=2×10﹣3m3

∴F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3=20N．

（3）浸没时，由于不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力，

∴η=×100%=×100%η=×100%=×100%

代入相关数据解得：G动=20N

完全拉出水面后，与动滑轮相连的绳子段数是3，

∴拉力F′===40N，

此时滑轮组的机械效率：

η′=×100%=×100%=×100%=×100%=83.3%．

答：（1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强是500Pa．

（2）物体浸没在水中时受到的浮力是20N．

（3）若把物体完全拉出水面后，滑轮组的机械效率是83.3%．

点评： 本题为力学综合题，考查了压强公式的应用、浮力的计算、同一直线上力的合成、使用滑轮组拉力和机械效率的计算，本题关键是明确物体出水前后机械效率的计算方法，属于难题．

27．（7分）（2013•达州）如图所示，电源电压保持12V不变，L是标有“12V 6W”的小灯泡，其电阻不随温度变化，R=20Ω．

（1）当S、S1闭合、S2断开，且P位于滑动变阻器R0的中点时，电流表示数为0.4A．求滑动变阻器R0的最大阻值．

（2）当S、S1、S2都闭合，且P位于a端时，求电流表的示数．

（3）要使电路中的总功率最小，请指出开关S、S1、S2的开闭情况和滑片P的位置，并求出此时的最小功率．

考点： 欧姆定律的应用；串联电路的电流规律；并联电路的电流规律；并联电路的电压规律；电阻的串联；电功率的计算．

专题： 计算题；压轴题；电路和欧姆定律；电能和电功率．

分析： （1）当S、S1闭合、S2断开，且P位于滑动变阻器R0的中点时，灯泡与滑动变阻器阻值的一半串联，电流表测电路中的电流，根据P=求出灯泡的电阻，再根据电阻的串联求出滑动变阻器的最大阻值；

（2）当S、S1、S2都闭合，且P位于a端时，灯泡与R并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出两支路的电流，再根据并联电路的电流特点求出电流表的示数；

（3）当S、S1闭合，S2断开，且P位于b端时，电路中的总电阻最大，根据P=可知电路中的总功率最小，利用电阻的串联和P=求出其大小．

解答： 解：（1）当S、S1闭合、S2断开，且P位于滑动变阻器R0的中点时，灯泡与滑动变阻器阻值的一半串联，电流表测电路中的电流，

由P=可得，小灯泡的电阻：

RL===24Ω，

由欧姆定律可得，电路中的总电阻：

R总===30Ω，

∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

R0=R总﹣RL=30Ω﹣24Ω=6Ω，

解得：R0=12Ω；

（2）当S、S1、S2都闭合，且P位于a端时，灯泡与R并联，电流表测干路电流，

∵并联电路中各支路两端的电压相等，

∴两支路的电流分别为：

IL===0.5A，IR===0.6A，

∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

∴电流表的示数：

I=IL+IR=0.5A+0.6A=1.1A；

（3）当S、S1闭合，S2断开，且P位于b端时，电路中的总电阻最大，总功率最小，

P最小===4W．

答：（1）滑动变阻器R0的最大阻值为12Ω；

（2）当S、S1、S2都闭合，且P位于a端时，电流表的示数为1.1A；

（3）当S、S1、S2都闭合，且P位于a端时，电路中的总功率最小，最小功率为4W．

点评： 本题考查了串联电路的特点和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用，关键是电路最小电功率的判断．

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