Question

【题目】某物理探究小组开展“实验方法多样性”为主题的探究活动。
（1）测物质密度实验
Ⅰ.在探究测蜡块的密度实验时，设计以下步骤：

①在已调好的天平上测出蜡的质量，如甲图所示。
②取蜡块用细线系好，再在蜡块下系一小铁块，如乙图所示。
③再用量筒测出蜡块的体积，如丙、丁、戊图所示。
请将实验数据记录在下表的空格中，并根据数据计算腊的密度。

蜡块的质量（g）	蜡块的体积（cm3）	蜡块的密度（kg/m3）

Ⅱ.探究测长方体合金块的密度时，小组同学从天平（带砝码）、弹簧秤、刻度尺、量筒、烧杯、水和细线中选
用了所需的实验器材，设计出了一种方法(见下表)。现请你从上列器材中选择必要的实验器材，参照方法一，至少设计出两种方法。

	主要实验器材	实验的主要步骤和应用测量的物理量	合金块密度的表达式
方法一	天平、量筒、水	1．天平测出合金块的m 2．测出量筒内水的体积 V1 3．测出合金块浸没在水中时合金和水的总体积 V2
方法二
方法三

（2）测量小灯泡的额定电功率实验
Ⅰ.小组同学选择以下器材：额定电压为 2．5V 的小灯泡、滑动变阻器、开关、电流表、电压表各一个，新干电池2节，导线若干。设计如下三种实验电路图：

①经小组讨论，图无法完成实验目的。
②选择正确电路图连接电路，连接电路的时候，开关应 ， 滑动变阻器的滑片放置在端。（填“a”或“b”）
③小灯泡正常发光时，电流表示数如图，小灯泡的额定电功率是W。

Ⅱ.实验过程中，电流表损坏不能使用,小组增加一个定值电阻 R0=5Ω，把开关换成单刀双掷开关。设计了如图丁的电路图，测出了小灯泡的额定电功率。请你帮她完成实验步骤并写出测定额定功率的表达式．实验步骤：

①按图连接电路；然后把开关打到触点 ， 移动滑片 P，使电压表的示数为V;
②把开关打到另一触点前，应该 ， 否则有损坏仪表的可能性。
③开关打到另一触点时，电压表示数为 0.3V，则小灯泡的额定功率P额＝W.
Ⅲ.若小组同学选择以下器材：
额定电流为 0.3A 的小灯泡、滑动变阻器、电流表各 1 个，开关 2 个，新干电池 2 节，导线若干。他根据如图戊的电路图测出了小灯泡的额定电功率。请你帮他完成实验步骤：

①按图连接电路，然后只闭合开关 S1 ， 移动滑片 P ， 使电流表的示数为A;
②再闭合开关 S2 ， 滑片 P 位置（动/不动），电流表示数为 0.5A；
③小灯泡的额定功率：P 额＝W

Answer 1

【答案】
（1）18.2；20；0.91×103；天平、刻度尺；1.用刻度尺分别测出小矿石的长、宽、高的长度分别为a、b、c，则体积v=abc．2.用天平测量金属块的质量m；；弹簧测力计、水、烧杯、细线；1.用弹簧测力计测出金属块的重力G；2.用弹簧测力计测出金属块浸没在水中时的示数F；3.根据12步骤计算出浮力的表达式F浮=G-F；
（2）甲；断开；a；0.5；1；2.5；对调电压表的正负接线柱；0.15；0.3；不动；0.36
【解析】小题1：（1）m=10g+5g+2g+1.1g=18.2g;
（2）、（3）测量物质的密度要得知物质的质量和体积，本题有给出测量质量的天平和量筒，根据已有的知识，而蜡块的密度小于水的密度，放在水中会漂浮，采用悬垂法测量蜡块的体积,，V蜡=50cm3-30cm3 =20cm3 ， ρ==0.91×103 ；
（4）、（5）、（6）用刻度尺分别测出小矿石的长、宽、高的长度分别为a、b、c，则体积v=abc，用天平测量金属块的质量m，代入ρ=得ρ=;
（7）、（8）、（9）用弹簧测力计测出金属块的重力G，用弹簧测力计测出金属块浸没在水中时的示数F，计算出浮力的表达式F浮=G-F，
代入ρ=得ρ = 。
所以答案是（1）18.2，（2）20，（3）0.91×103 ， （4）天平、刻度尺，（5）1.用刻度尺分别测出小矿石的长、宽、高的长度分别为a、b、c，则体积v=abc．2.用天平测量金属块的质量m，（6）ρ= ， （7）弹簧测力计、水、烧杯、细线,，（8）1.用弹簧测力计测出金属块的重力G；2.用弹簧测力计测出金属块浸没在水中时的示数F；3.根据12步骤计算出浮力的表达式F浮=G-F，（9）ρ=。
小题2：（1）甲图的电压表测的是电源电压，无法测出灯泡两端的电压，所以选甲图；
（2）、（3）连接电路时开关应断开，滑动变阻器的阻值移a端；
（4）P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
（5）、（6）电压表测灯泡的电压，开关打到触点1，灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的示数为2.5V；
（7）若不对调电压表的正负接线柱，电压表的指针将反向偏转，有损坏仪表的可能性；
（8）灯泡和R0串联：I灯=I0==0.06A,P灯=U灯I灯=2.5V×0.06A=0.15W;
（9）通过灯泡的电流等于它的额定电流0.3A；
（10）不能改变滑动变阻器的阻值；
（11）根据U总=U1+U2和U=IR得当只闭合s1时RP和灯泡串联，3V=0.3A×RP+0.3A×R①，再闭合s2时电路中只有RP3V=0.3A×RP②,结合①②得R=4Ω，RP=6Ω，P额=I额2R=（0.3A）2×4Ω=0.36W；
故答案：（1）甲，（2）断开，（3）a，（4）0.5，（5）1，（6）2.5，（7）对调电压表的正负接线柱，（8）0.15，（9）0.3，（10）不动，（11）0.36。
【考点精析】通过灵活运用电功率的计算公式和探究用电器的电功率实验，掌握计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R；测量小灯泡功率的实验中滑动变阻器的作用：（1）保护电路（2）改变灯泡两端的电压，进行多次测量即可以解答此题．