内容正文:
诊断培优小卷·福建物理
培
优
小
卷
班级: 姓名: 学号: 得分:
培优小卷七
(限时:30 分钟 分值:27 分)
14. (2 分)如图所示,电源两端电压不变,不考虑小
灯泡电阻受温度的影响,闭合开关 S 后,滑动变
阻器的滑片 P 向 b 端滑动过程中,下列说法正
确的是 ( B )
第 14 题图
A. 电压表 V 与电流表 A1 示数的比值变小
B. 电压表 V 与电流表 A1 示数的乘积不变
C. 电压表 V 与电流表 A2 示数的比值不变
D. 电流表 A2 与电流表 A1 示数的差值变小
20. (2 分)一个瓶身为圆柱形的瓶子(厚度不计)
内装有 600
g 的水,将瓶盖盖好后正放和倒置
时水面到瓶底的距离如图所示;往瓶内投入 14
个质量均为 20
g 的塑料球后(沉入水中),水面
刚好与瓶口相平. 瓶子的容积是 800 cm3;塑
料球的密度是 1. 4 g / cm3 .
第 20 题图
27. (7 分)小宁“探究影响浮力大小的因素” 的实
验过程如图甲所示,图中带有盖子的圆筒可以
密封,圆筒中可以添加砝码 ( 每个砝码重为
1
N).
第 27 题图甲
(1)图 a 中弹簧测力计的示数是 1. 4 N.
(2)通过比较图 a 和 c 可知,圆筒浸没在水中受
到的浮力为 0. 6 N;通过比较图 b 和 c 可
知:物体所受浮力的大小与 物体浸入液体的
体积 有关;通过比较图 c 和 d,圆筒所受浮力
的大小 相等 (填“相等” 或“不相等”),可
知:物体所受浮力的大小与物体的 重力
无关.
(3)通过比较图 c 和 e,发现浮力的大小与液体
密度有关. 小宁受启发利用圆筒自制一个如图
乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度
计底部的距离 h0 = 6. 0
cm;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到
密度计底部的距离 h1 = 5. 0
cm,则此溶液的密
度 ρ= 1. 2 g / cm3;
③若适当增大圆筒中配重的质量,这支密度计
所能测量液体密度的最大值 增大 (填“减
小”“不变”或“增大”).
第 27 题图乙
28. (8 分)实验小组在“测量小灯泡正常发光时灯
丝的电阻” 实验中,实验器材:两节新干电池、
额定电压为 2. 5
V 的待测小灯泡(正常发光时
灯丝电阻约为 10
Ω)、滑动变阻器、电流表、电
压表、开关和若干导线.
甲 乙
丙
第 28 题图
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的电路连
接完整.
54
诊断培优小卷·福建物理
培
优
小
卷
(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑
片应置于最 右 (填“左”或“右”)端.
(3)然后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和
电压表均有示数,则可能的原因是 电路电阻
太大 .
(4)问题解决后,移动滑片至电压表的示数为
2. 5
V 时,观察电流表的示数如图乙所示,则小
灯泡的额定电流为 0. 3 A,小灯泡正常发光
时灯丝的电阻为 8. 3 Ω(结果保留一位小
数).
(5)若将小灯泡换成阻值为 5
Ω 的定值电阻,
利用本实验器材还能完成的实验是 B (填
序号).
A. 探究电流与电阻的关系
B. 探究电流与电压的关系
(6)另一小组设计了一个如图丙所示的电路,
测出了额定电压为U额的小灯泡正常发光时的
功率,其中电源电压恒定为 U,R0 是阻值已知
的定值电阻,正确操作步骤如下:
①闭合开关 S 和 S2,断开开关 S1,调节滑动变
阻器滑片使小灯泡正常发光;
② 保持滑动变阻器滑片位置不动 ,闭合开
关 S 和 S1,断开开关 S2,读出电流表示数为 I;
③小灯泡的额定功率表达式:P额 =
(用 U额、R0 和 I 表示).
31. (8 分) 如图所示是一个照明系统模拟控制电
路. 已知电源电压 U = 4. 5
V,定值电阻 R1 =
5
Ω,滑动变阻器 R2 上标有“25
Ω 1
A”字样,
R3 为光敏电阻,其阻值随光照度的变化遵循某
一规律,部分数据如下表所示(相同条件下,光
越强,光照度越大,光照度单位为勒克斯,符号
为 lx,白天光照度大于 3
lx),当 R1 两端电压低
至 0. 5
V 时,控制开关自动启动照明系统(不考
虑控制开关对虚线框内电路的影响). 利用该
装置可以实现当光照度低至某一设定值 E0 时,
照明系统内照明灯自动工作.
光照度 E / lx 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3
光敏电阻
R3 阻值 / Ω
60 30 20 15 12 10
(1)闭合开关 S,将滑片 P 移至 b 端,则 E0 值为
多少?
(2)要使 E0 = 1. 2
lx,则 R2 接入电路的电阻应
调为多大? 若环境的光照度降至 1. 2
lx 时能保
持 5
min 不变,求这段时间内 R2 消耗的电能.
(3)求本系统可调 E0 的最小值.
第 31 题图
解:(1)(3 分)闭合开关 S,将滑片 P 移至 b 端,
变阻器接入电路中的电阻最大,
由题可知,当 R1 两端电压低至 0. 5
V 时,控制
开关自动启动照明系统,
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的
电流 I=
U0
R1
=0. 5
V
5
Ω
=0. 1
A,
电路中的总电阻 R总 =
U
I
=4. 5
V
0. 1
A
=45
Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R3 的阻值 R3 =R总-R1-R2 = 45
Ω-5
Ω-
25
Ω=15
Ω,由表格数据可知,当 R3 =15
Ω时,
E0 的值为 2
lx;
(2)(3 分)由表格数据可知,光照度与光敏电
阻 R3 阻值的乘积不变,由第一组数据可知,光
照度与光敏电阻 R3 阻值的乘积 E×R3 =0. 5
lx×
60
Ω=30
lx·Ω,当 E0 =1. 2
lx 时,此时光敏电
阻的阻值 R3′=
30
lx·Ω
1. 2
lx
= 25
Ω,
因启动照明系统的条件不变(启动照明系统
时,控制电路中的电流恒为 0. 1
A),则控制电
路中的总电阻不变,所以,R2 接入电路的电阻
R2′=R总-R1-R3′=45
Ω-5
Ω-25
Ω=15
Ω,
已知 t = 5
min,则这段时间内 R2 消耗的电能
W2 = I2R2′t=(0. 1
A) 2×15
Ω×5×60
s= 45
J;
(3)(2 分)由前面分析可知,启动照明系统时,
控制电路中的总电阻为 45
Ω不变,且光照度与
光敏电阻 R3 阻值的乘积不变;所以,当滑动变
阻器接入电路中的电阻为零时,光敏电阻 R3 阻
值最大,此时光照度 E0 的值最小,光敏电阻的
最大阻值 R3大 =R总-R1 =45
Ω-5
Ω=40
Ω,
因为 E×R3 = 30
lx·Ω,所以,E0小 =
30
lx·Ω
R3大
=
30
lx·Ω
40
Ω
=0. 75
lx.
64
参考答案及重难题解析·福建物理
题
型
培
优
册
电阻 R1 的阻值为 R1 ′=
U′1
I′
= 3
V
0. 037
5
A
= 80
Ω,
由图丙可知,此时 R1 表面受到水的压力为 15
N,
R1 接触水的面积为 15
cm2 ,即汽车底部 A 处受到水的压强 p=
F
S
= 15
N
15×10-4
m2
= 104
Pa;
由液体的压强公式 p= ρgh 知,A 处浸入水中的深度
h=
p
ρ水 g
= 10
4
Pa
1. 0×103
kg / m3 ×10
N / kg
= 1
m.
培优小卷六
14. (2 分)C
20. (2 分)6 1 【详解】由题图可知,滑轮组中承担物重的绳子
股数 n 为 2,物体 B 匀速下降时,物体 A 也匀速运动,物体 A 处
于平衡状态,受到的向右的滑动摩擦力 f 和绳子向左的拉力是
一对平衡力,大小相等,则此时绳子的拉力 F 为 5
N. 忽略绳重
及滑轮与绳间的摩擦,物体 B 的重力为 GB =nF-G动 = 2×5
N-4
N = 6
N,物体 A 移动的速度为 v =
s
t
= 2h
t
= 2
×10×10-2
m
2
s
= 0. 1
m / s,用水平向右的力拉动 A 使其向右以相同的速度做匀速直
线运动时,由于物体 A 处于平衡状态,受到的向左的滑动摩擦
力 f 和绳子向左的力,还受到向右使它运动的拉力,则此时物
体 A 受到向右的拉力为 F′= f+F绳 = 5
N+5
N = 10
N,则拉力对
物体 A 做功的功率为 P=F′v= 10
N×0. 1
m / s = 1
W.
27. (6 分)(1)水平台面 右 (2)35. 6 (4)1. 28
(5)偏大 (6)
m2 -m0
m1 -m0
ρ水
【解析】(6)由题意可知,烧杯中水的质量 m水 =m1 -m0 ,水的体
积 V =
m1 -m0
ρ水
,用另一个烧杯盛等体积的橙汁,则橙汁质量
m橙汁 =m2 -m0 ,由于水的体积等于橙汁的体积,则橙汁的密度 ρ
=
m橙汁
V
=
m2 -m0
m1 -m0
ρ水
=
m2 -m0
m1 -m0
ρ水 .
28. (9 分)(1)如答图所示 (2)A (3)电阻 Rx 短路(或电压表
断路) (4)0. 22 (5)①如答图所示 ②如答图所示 (6)9
(7)①闭合开关 S ③
U2R2 -U1R1
U1 -U2
(或
U1R1 -U2R2
U2 -U1
)
第 28(1)题答图 第 28(5)题答图
【解析】(7)设电源电压为 U,根据欧姆定律得,电路电流 I1 =
U1
Rx
,则 U= I1(Rx+R1 ) =
U1
Rx
(Rx +R1 ) ①,根据欧姆定律得,电
路电流 I2 =
U2
Rx
,则 U= I2(Rx+R2 )=
U2
Rx
(Rx +R2 ) ②,联立①②
解方程得,Rx =
U2R2 -U1R1
U1 -U2
(或
U1R1 -U2R2
U2 -U1
).
31. (8 分)解:(1)(2 分)模型初入水时,处于漂浮状态,受到的浮
力等于模型的总重力,即
F浮 =G总 =m总 g= 5
kg×10
N / kg = 50
N;
(2)(2 分)模型悬浮在水中时,排开水的体积等于模型的总体
积,模型的重力等于此时的浮力,即 G = F′浮 = ρ水 gV排 = 1. 0×
103
kg / m3 ×10
N / kg×6×10-3
m3 = 60
N,浸没在测试液体中时,
受到的浮力为 F″浮 = ρ液 gV排 = 0. 9×103
kg / m3 ×10
N / kg×6×10-3
m3 = 54
N,触底时容器底对模型的支持力为 F支 =G-F″浮 = 60
N
-54
N = 6
N;
(3)(4 分)如图丙,入水前,R0 = 60
Ω,如图乙;R0 与 R 串联,
V1 和 V2 分别测量 R0 和 R 两端的电压,电源电压为 18
V,且
两电压表示数相等,则两电压表的示数均为 9
V,且 R =R0 = 60
Ω;当电路中两电压表示数差达到 12
V 时,V1 的示数U1 = 9
V
-12
V
2
= 3
V,V2 的示数U2 = 9
V+
12
V
2
= 15
V,电路中的电流 I
=
U2
R
= 15
V
60
Ω
= 0. 25
A,
此时 R0 的阻值为 R′0 =
U1
I
= 3
V
0. 25
A
= 12
Ω,由图丙可知,R0 =
12
Ω 时,F= 18
N,此时压敏电阻受到液体的压强为 p =
F
S
=
18
N
10×10-4
m2
= 1. 8×104
Pa,A 点对应的深度为
h=
p
ρ液 g
= 1. 8
×104
Pa
0. 9×103
kg / m3 ×10
N / kg
= 2
m,
模型所处深度越深,所受液体压强 p 越大,F 越大,R 越小,若
要尽早实现上浮自救,需使两电压表示数差尽早达到 12
V,由
串联电路分压规律可知,可以适当调大电阻 R. (由 ΔU = I(R-
R0 )知,ΔU 为 12
V 不变,R 不变,R0 越大,I 越大,可以通过增
大电源电压来实现)
培优小卷七
14. (2 分)B
20. (2 分)
800 1. 4 【解析】由 ρ =
m
V
可得水的体积 V水 =
m水
ρ水
=
600
g
1
g / cm3
= 600
cm3 ,因为左图中瓶子下面是圆柱体,所以 S瓶子 =
V水
h水
= 600
cm3
30
cm
= 20
cm2 ,图中瓶子倒置时空白部分的体积 V空 =
S瓶子 h空 = 20
cm2 ×10
cm = 200
cm3 ,则瓶子的容积 V容 = V水 +V空
= 600
cm3 + 200
cm3 = 800
cm3 . 由题意可知,塑料球的总体积
V塑料球 =V空 = 200
cm3 ,塑料球的总质量 m塑料球 = 14× 20
g = 280
g,则塑料球的密度 ρ塑料球 =
m塑料球
V塑料球
= 280
g
200
cm3
= 1. 4
g / cm3 .
27. (7 分)(1) 1. 4 (2) 0. 6 浸入液体的体积 相等 重力
(3)②1. 2 ③增大
【解析】(3)密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮
力不变,根据 F浮 = ρ液 gV排则有 ρ水 gSh0 = ρgSh1 ,解得此溶液的
密度为 ρ =
ρ水 gSh0
gSh1
=
ρ水 h0
h1
= 1× 103
kg / m3 ×
6. 0
cm
5. 0
cm
= 1. 2 × 103
kg / m3 = 1. 2
g / cm3
,若适当增大圆筒中配重的质量,则密度计
的重力变大,则浮力变大,根据 F浮 = ρ液 gV排,在 V排不变时,液
体的密度变大,所以这支密度计所能测量液体密度的最大值
增大.
28. (8 分)(1)如答图所示 (2)右 (3)电路电阻太大 (4)0. 3
8. 3 (5)B (6)②保持滑动变阻器滑片位置不动 ③U额
×( I-
U额
R0
)
第 28(1)题答图
34
参考答案及重难题解析·福建物理
题
型
培
优
册
【解析】(6)由图丙可知,当闭合开关 S、S2 ,断开开关 S1 时,小
灯泡与定值电阻 R 并联,电流表测量的是通过定值电阻 R 的
电流,灯泡正常发光时,根据并联电路电压规律可知,定值电
阻两端的电压 UR =U额,通过定值电阻的电流 IR =
U额
R0
,所以电
流表的示数是
U额
R0
;
当闭合开关 S、S1 ,断开开关 S2 时,小灯泡
与定值电阻 R 还是并联,此时电流表测量的是干路中的电流,
不移动滑片,通过定值电阻 R 的电流不变,所以小灯泡正常发
光时的电流 I额 = I-IR = I-
U额
R0
,小灯泡的功率 P额 =U额 I额 =U额 ×
( I-
U额
R0
) .
31. (8 分)解:(1)(3 分)闭合开关 S,将滑片 P 移至 b 端,变阻器
接入电路中的电阻最大,由题可知,当 R1 两端电压低至 0. 5
V
时,控制开关自动启动照明系统,因串联电路中各处的电流相
等,所以,电路中的电流 I =
U0
R1
= 0. 5
V
5
Ω
= 0. 1
A,电路中的总电
阻 R总 =
U
I
= 4. 5
V
0. 1
A
= 45
Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻
之和,所以,R3 的阻值 R3 = R总 -R1 -R2 = 45
Ω-5
Ω-25
Ω = 15
Ω,由表格数据可知,当 R3 = 15
Ω 时,E0 的值为 2
lx;
(2)(3 分)由表格数据可知,光照度与光敏电阻 R3 阻值的乘
积不变,由第一组数据可知,光照度与光敏电阻 R3 阻值的乘
积 E×R3 = 0. 5
lx×60
Ω = 30
lx·Ω,当 E0 = 1. 2
lx 时,此时光敏
电阻的阻值 R3 ′=
30
lx·Ω
1. 2
lx
= 25
Ω,因启动照明系统的条件不
变(启动照明系统时,控制电路中的电流恒为 0. 1
A),则控制
电路中的总电阻不变,所以,R2 接入电路的电阻 R2 ′=R总 -R1 -
R3 ′= 45
Ω-5
Ω-25
Ω = 15
Ω,已知 t= 5
min,则这段时间内 R2
消耗的电能 W2 = I2R2 ′t= (0. 1
A) 2 ×15
Ω×5×60
s = 45
J;
(3)(2 分)由前面分析可知,启动照明系统时,控制电路中的
总电阻为 45
Ω 不变,且光照度与光敏电阻 R3 阻值的乘积不
变;所以,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,光敏电阻
R3 阻值最大,此时光照度 E0 的值最小,光敏电阻的最大阻值
R3大 =R总 -R1 = 45
Ω-5
Ω = 40
Ω,因为 E×R3 = 30
lx·Ω,所以,
E0小 =
30
lx·Ω
R3大
= 30
lx·Ω
40
Ω
= 0. 75
lx.
44