三、作图题（本大题2小题，共6分）

16．重为20N的物体在如图所示的斜面上匀速下滑，请用力的图示法画出小球所受到的重力．

考点： 重力示意图。

专题： 作图题。

分析： 根据力的图示的定义，将重力的三要素：大小；方向；作用点表示出来即可．

解答： 解：物体的重力为20N，标度设为10N，方向竖直向下，作用点在重心，故画重力的图示如图：

点评： 本题考查了力的图示的作法，要注意与力的示意图的区别，在设定标度时，要注意力必须是标度的整数倍．线段要有截取痕迹．

17．请你在如图中画出用滑轮组提升重物的最省力的绕绳方法．

考点： 滑轮组及其工作特点。

专题： 作图题。

分析： 要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，根据此特点可解此题．

（1）最省力时绳子段数n与滑轮个数n'的关系是：n=n'+1；

（2）若n为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若n为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：“奇动偶定”．

解答： 解；动滑轮被几根绳子承担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一，由图知：滑轮个数n'=2，所以绳子段数n=3，根据“奇动偶定”的方法，绳子从定滑轮开始绕，每个滑轮只能绕一次，如图所示：

此题最多可由3段绳子承担动滑轮的重．

故答案为：如图．

点评： 要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法．若n为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若n为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：“奇动偶定”．

四、创新设计与实验探究（本大题2小题，共12分）

18．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：

A：可能与物体浸没在液体中的深度有关；

B：可能与物体的密度有关；

C：可能与物体的体积有关；

D：可能与物体浸在中液体的体积有关；

E：可能与液体的密度有关．

为了验证上述猜想，小明利用下列器材做了如图所示的实验．

器材：体积相等的铁块、铜块，弹簧测力计，一杯水，一杯盐水，细绳．

（1）分析比较实验③④，可以验证猜想　D　是正确的；分析比较实验④⑤，可以验证猜想　A　是错误的（选填“A、B、C、D、E”）．

（2）分析比较实验①⑤与②⑥，可以验证猜想　B　是错误的（选填“A、B、C、D、E”）．

（3）分析比较实验　⑥⑦　可得：浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关．

（4）该实验探究主要运用的科学探究方法是：　控制变量法　．

考点： 探究浮力大小的实验。

专题： 实验探究题；控制变量法；实验分析法。

分析： （1）根据阿基米德原理可知，浮力的大小跟液体的密度、物体排开液体的体积有关，利用F浮=G﹣F′可计算浮力；

（2）分析实验③④、④⑤、①⑤与②⑥中各自对应的相同点和不同点，结合弹簧测力计的示数分析比较得出结论；

（3）研究物体所受浮力的大小与液体的密度有关，需控制排开液体的体积相同，浸没在不同液体中；

（4）在影响因素是多个时，就要采用控制变量法，研究与其中一个因素的关系时，控制其它因素保持不变．

解答： 解：（1）在实验③④中，都是浸没在水中，液体密度相同，但排开水的体积不同，V排③＜V排④，计算浮力可知，F浮③=1.0N＜F浮④=2.0N，说明物体受到的浮力与排开液体的体积有关，即猜想D是正确的；

在实验④⑤中，液体的密度相同，排开液体的体积相同，但物体浸没在液体中的深度不同，此时，弹簧测力计的示数相同都是1.0N，计算可知，F浮④=F浮⑤=2.0N，，说明物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度无关，即猜想A是错误的；

（2）在实验①⑤中，铁块完全浸没在水中，计算可知，F浮⑤=2.0N，

在实验②⑥中，铜块完全浸没在水中，计算可知，F浮⑥=2.0N，

比较可知，铁块和铜块排开水的体积相同，液体的密度相同，受到的浮力相同，说明物体受到的浮力与物体的密度无关，即猜想B错误；

（3）研究物体所受浮力的大小与液体的密度有关，需控制排开液体的体积相同，浸没在不同液体中；

实验⑥⑦中，铜块排开液体的体积相同，浸没在不同的液体（水、盐水）中，弹簧测力计的示数不同，即浮力不同，说明物体所受浮力的大小与液体的密度有关；

（4）当研究一个物理量同时与多个因素有关时，则采用控制变量法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决．

故答案为：（1）D；A；

（2）B；

（3）⑥⑦；

（4）控制变量法．

点评： ①这类试题是以考查学生应用物理知识综合分析和解决问题的能力为基点，从较高的尺度上对学生的理解能力、概括能力、实验能力、分析能力等进行考查，以提高学生的综合探索创新能力．

②要针对实验的情况，选用合适的研究方法，当研究一个物理量同时与多个因素有关时，则采用控制变量法．

19．小张在“测量小灯泡的额定功率”的实验中，所用小灯泡上标有“3.5V”字样．

（1）请你在如图1中用笔画线连好最后一根导线．

（2）请观察如图1，小张连好电路后，接下来应将　滑片P移至A端　才能保证实验时不损坏仪表．

（3）若闭合开关时，发现电压表的指针快速转动到左边无刻度处，这是由于电压表　正负接线柱接反了　．

（4）检查连接无误后小张测出了下表三组数据，

（5）若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表的示数　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

（6）假如电源电压恒为6V，但伏特表0～15V档已坏，小张将现在的电路作了改动也能测出小灯泡的额定功率，请在如图2的虚线方框内画出改动后的电路图．

考点： 电功率的测量。

专题： 实验题；作图题；设计与制作题。

分析： （1）测小灯泡的额定功率实验中，滑动变阻器应与灯泡串联在电路中，注意滑动变阻器应接一上一下两个接线柱；

（2）为保护电路，闭合开关进行实验前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据滑动变阻器的接法判断滑片应置于何处；

（3）电压表正极接近电源正极端，负极接近电源负极端，电压表指针正向偏转，否则反向偏转；

（4）灯泡在额定电压下的功率为额定功率，由表中数据找出灯泡额定电压对应的电流，然后由公式P=UI求出灯泡的额定功率；

（5）灯泡突然烧断，灯泡断路，电压表两极直接与电源两极相连，电压表测电源电压，电压表示数变大；

（6）电压表0～15V量程已坏，只能使用0～3V量程；电源电压是6V，灯泡额定电压是3.5V，灯泡正常发光时，与灯泡并联的滑动变阻器电压为6V﹣3.5V=2.5V，小于电压表另一量程3V，因此可以用电压表0～3V量程测滑动变阻器两端电压，据此设计实验电路图．

解答： 解：（1）滑动变阻器串连接入电路，电路图如图甲所示；

故答案为：实物电路图如图甲所示．

（2）由实物电路图知：滑动变阻器滑片在A端时，滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器的最大阻值，

连好电路后，接下来应将滑片P移至A端才能保证实验时不损坏仪表；

故答案为：滑片P移至A端．

（3）闭合开关时，发现电压表的指针快速转动到左边无刻度处，这是由于电压表正负接线柱接反了；

故答案为：正负接线柱接反了．

（4）由表中数据知：灯泡的额定电压3.5V对应的电流是0.40A，则灯泡的额定功率P=UI=3.5V×0.40A=1.4W；

故答案为：1.4W．

（5）实验中小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表的示数变大；

故答案为：变大．

（6）电压表0～15V量程已坏，可用0～3V量程测滑动变阻器两端电压，实验电路图如图乙所示；

故答案为：电路图如图乙所示．

点评： 本题考查了连接实物图、实验的注意事项、电路故障分析、求灯泡额定功率、设计实验电路图；

为保护电路，在连接实物图时开关应断开，滑动变阻器接入电路的阻值应为最大阻值；实际实验电路图时，应根据实验原理与所给的实验器材进行设计．

五、综合应用与计算：解答时要求有必要的文字说明、公式和计算过程，只写结果不给分（本大题2小题，共13分）

20．人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A打捞上来，物体A的密度为9.0×103Kg/m3，体积为100dm3．在5000N的拉力F作用下，物体A在2s内匀速竖直上升2m（物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/Kg．求：

（1）物体A受到的浮力．

（2）拉力F做功的功率．

（3）滑轮组的机械效率．

考点： 浮力大小的计算；密度公式的应用；重力的计算；阿基米德原理；滑轮（组）的机械效率；功率的计算。

专题： 计算题。

分析： （1）知道物体A的体积（浸没水中排开水的体积）利用阿基米德原理求物体A受到的浮力；

（2）由图知，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离S=2h，利用W=FS求拉力F所做的总功，又知道做功时间，利用P=求拉力F做功的功率；

（3）知道物体A的体积和密度，利用G=mg=ρVg求物体A的重力，知道拉力大小，利用η==求滑轮组的机械效率．

解答： 解：

（1）物体A受到的浮力F浮为：

F浮=ρ水gV排

=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣3m3

=1000N；

（2）拉力F移动的距离S为：

S=2h=2×2m=4m，

拉力F所做的总功W总为：

W总=FS=5000N×4m=20000J，

则拉力F做功的功率P为：

P===10000W=10kW；

（3）物体A的重力G为：

G=ρ物gV物

=9.0×103Kg/m3×10N/Kg×100×10﹣3m3

=9000N，

滑轮组的机械效率：

η=×100%

=×100%

=×100%

=×100%

=80%．

答：（1）物体A受到的浮力为1000N．

（2）拉力F做功的功率为10kW．

（3）滑轮组的机械效率为80%．

点评： 本题为力学综合题，考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、功率公式、机械效率公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，要求灵活运用相关公式求解．

21．小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端．已知R0=5Ω，R的最大阻值为25Ω，电源电压恒为3V．问：

（1）图中的质量表应该用什么电表改装？　电流表　．

（2）当开关S闭合，不称量物体时，通电5min电阻R消耗的电能是多少？

（3）当称量物体质量达到最大值时，R0消耗的功率是多少？

考点： 电功的计算；电功率的计算。

专题： 计算题。

分析： （1）根据物体越重，R接入电路的电阻越小，电流越大，“测重仪”的示数越大，可知质量表应用电流表改装的；

（2）不称量物体时，R与R0串联，由电源电压和总电阻求出电流，再根据W=I2Rt求出电阻R消耗的电能；

（3）当称量物体质量达到最大值时，R没有接入电路中，R0两端电压为电源电压，根据P=可求出R0消耗的功率．

解答： 解：（1）图中的质量表应用电流表改装．

（2）当开关S闭合，不称量物体时，R0与R串联，

R总=R+R0=25Ω+5Ω=30Ω，

此时电路中的电流I为：

I===0.1A，

则R消耗的电能W为：

W=I2Rt=（0.1A）2×25Ω×300S=75J．

（3）当称量物体质量达到最大时，只有R0接入电路，则R0消耗的电功率P为：

P===1.8W．

答：（1）图中的质量表应用电流表改装；

（2）电阻R消耗的电能是75J；

（3）R0消耗的电功率是1.8W．

点评： 本题考查了电功和电功率的计算，正确分析不称量物体时和称量物体质量达到最大值时电路连接是解题的关键．

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