Question

5．（1）如图1所示，在烧瓶内装入少量水，用气筒往瓶里打气，在瓶塞跳出的瞬间，瓶内出现白雾．该白雾是水蒸气液化（填物态变化名称）形成的．该实验说明，做功是改变物体内能的一种方式．

（2）在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”某同学提出如下猜想：
猜想Ⅰ．与两物体接触面的粗糙程度有关；猜想Ⅱ．与两物体之间压力大小有关．
①为了验证上述猜想，他采用了如图2所示的装置进行实验，使固定物体上表面水平，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块在固定物体上滑动．为了用弹簧测力计示数表示滑动摩擦力的大小，应让木块沿水平方向做匀速直线运动．
②实验时，他用弹簧测力计测出木块所受重力为1.0N，已知每个钩码质量为50g．通过在木块上面添加钩码来改变木块与固定物体之间的压力大小；通过更换木块下面的固定物体来改变接触面之间的粗糙程度．该同学准备了较长的木板和铁板作为可供选择的固定物体．他做了3次实验，并将实验数据记录在表格中．

实验序号	固定物体	木块上放置钩码的数量（个）	弹簧测力计示数（N）
1	铁板	1	0.5
2	铁板	2	0.6
3	木板	1	0.3

分析1、3（填写实验序号）两次实验数据，可以初步验证猜想Ⅰ．
分析1、2（填写实验序号）两次实验数据，可以初步验证猜想Ⅱ．
（3）莉莉利用如图3所示的实验电路测量小灯泡的额定功率，已知待测小灯泡额定电压为4.5V，小灯泡额定功率约为1W，电源电压恒为6V．

①闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片B（选填“A”或“B”）端．
②若有三个滑动变阻器，规格分别为R₁（5Ω  2A）、R₂（20Ω  1A），R₃（100Ω  0.1A），则应选择R₂（选填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．
③将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，经检查灯泡是完好的，则故障可能是导线f（选填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”、“g”）出现断路．
④排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为4.5V时，电流表示数如图4所示，则小灯泡额定功率的测量值为0.99W．
⑤若该小灯泡被烧坏了，断开开关后，某同学用规格为“4.5V 1.5W”的小灯泡替换已烧坏灯泡．闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向A端移动（选填“位置不变”、“向A端移动”、“向B端移动”）．

Answer 1

分析 （1）改变物体内能的两种方法：对物体做功、热传递．对物体做功物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减少；物体吸收热量内能增加，物体放出热量内能减少；物质由气态变为液态称为液化；
（2）在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，利用二力平衡来测量摩擦力的大小；同时知道影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度，据此根据控制变量法做出分析；
（3）①闭合开关前，变阻器滑片应置于最大阻值处；
②求出小灯泡正常发光时的电流，以及滑动变阻器接入电路的电阻，根据提供的滑动变阻器的最大电流和最大阻值进行选择；
③根据电压表、电流表和灯泡的工作情况，结合电路的三种状态，可对电路中可能出现的故障进行分析；
④根据电流表的量程和分度值，读出电流表的示数，再根据P=UI可计算电功率的大小；
⑤计算所换的灯泡的电阻值，与原灯泡的电阻相比较，再根据串联分压，可判断滑片的移动情况．

解答 解：（1）用气筒向装有少量水的瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶口周围的水蒸气液化成小水滴，这些小水滴就是看到的白雾，该现象表明，物体对外做功，物体的内能会减小．
（2）①为了用弹簧测力计示数表示滑动摩擦力的大小，应让木块沿水平方向做匀速直线运动，这时拉力与摩擦力是一对平衡力，大小才相等；
②若要验证摩擦力与两物体接触面的粗糙程度有关，应控制压力大小相同，只改变接触面不同，故1、3两次实验数据符合要求；
若要验证摩擦力与两物体之间压力大小有关，应控制接触面的粗糙程度相同，只改变压力大小不同，故1、2两次实验数据符合要求；
（3）①闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处，即应置于B端．
②由公式P=UI得，
灯泡正常工作时，电路中的电流：I=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1W}{4.5V}$≈0.22A，所以变阻器R₃不合适；
灯泡正常工作时，两端的电压为4.5V，滑动变阻器两端的电压为6V-4.5V=1.5V，
则变阻器的电阻为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.22A}$≈6.8Ω，所以变阻器R₁不合适；
因此在本实验中应选择的滑动变阻器是R₂；
③将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路为断路；
电压表示数接近电源电压，说明电压表可以与电源的两极接通．若经检查灯泡是完好的，则故障可能是导线f出现断路．
④读图4可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.22A，则则小灯泡额定功率的测量值为P_额=U_额I′=4.5V×0.22A=0.99W．
⑤由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，额定电压不变，新更换小灯泡的额定功率变大，则电阻变小，
由串联分压可知，同等情况下其分压较小，闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向A端移动，以减小变阻器的阻值，减小变阻器的分压．
故答案为：（1）液化；做功；
（2）匀速直线；1、3； 1、2；
（3）①B；②R₂；③f；④0.99；⑤向A端移动．

点评 （1）了解做功与物体内能的改变，知道液化现象的发生条件，可顺利解答；
（2）能正确运用二力平衡条件测量摩擦力的大小，能根据控制变量法对实验的探究结果进行分析与归纳，是解答此题的关键；
（3）本题考查了测量小灯泡的额定功率实验中，电路的连接、故障的判断、元件的选择、数据的计算等，综合性强，有一定难度．