2026年上海中考 物理复习冲刺周周练
2026-04-27
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摘要:
该初中物理讲义聚焦上海中考核心考点,涵盖液体压强、固体压强、浮力与密度、电路故障分析及伏安法测电阻等内容,通过知识梳理、核心公式速查构建系统知识网络,设计周周练真题训练,分六周实施考点突破,助力学生夯实基础。
亮点在于“公式建模、状态分析、定量推理”的教学策略,如电路故障分析中利用电表示数变化定位故障位置,浮力计算结合浮沉条件推导密度,培养学生科学思维与问题解决能力。周周练真题分层设计,配合即时反馈机制,确保高效复习,教师可据此精准把控节奏,提升学生应考能力。
内容正文:
2026年上海中考 物理复习冲刺周周练
思维导图 · 课程内容总览
课程目标 · 精准把握学习方向
· 掌握 液体压强计算公式 ,理解深度对压强的影响,能熟练计算。
· 掌握 固体压强公式 ,适用不同形状的固体(如柱体、容器)对水平面的压强。
· 理解 阿基米德原理 ,能分析物体浮沉条件(漂浮、悬浮、沉底)。
· 掌握 密度公式 ,能结合压强、浮力进行综合分析及求解未知密度。
· 熟练 电路故障分析方法(断路/短路),能利用电表示数变化判断故障位置。
· 掌握 “伏安法测电阻”的实验原理、电路连接、数据处理及误差分析,能计算待测电阻的平均值。
✨ 核心思想:公式建模 · 状态分析 · 定量推理
知识梳理 · 核心知识点
☆ 液体压强与固体压强
· 液体压强公式: (ρ为液体密度,h为深度,g=9.8 N/kg)。特点:液体内部向各个方向都有压强,同一深度压强相等。
· 固体压强: (F为压力,S为受力面积)。水平面上物体对地面压力 。
· 柱形容器内的液体对容器底的压力等于液体重力(直柱形容器)。
· 压强变化量: ,可用于分析放入物体、抽水等过程中压强的改变。
☆ 浮力与密度
· 阿基米德原理: 。
· 浮沉条件: 漂浮 ,;悬浮 ,;沉底 ,。
· 密度计算: ,常结合浮力(如漂浮时 )或压强变化求未知密度。
☆ 电路故障分析
· 断路: 电流表无示数,电压表若并联在断路元件两端则示数接近电源电压;若并联在完好元件两端则示数为0。
· 短路: 电流表示数变大,电压表若并联在短路元件两端示数为0。
· 判断方法:通过移动滑片、替换电阻、观察电表示数变化等操作定位故障。
☆ 伏安法测电阻
· 原理: 。
· 电路连接: 电流表与待测电阻串联,电压表与待测电阻并联,滑动变阻器采用“一上一下”连接,闭合开关前滑片移至阻值最大处。
· 数据处理: 多次测量求平均值减小误差,需剔除错误数据或换算量程后计算。
· 注意:电压表量程选择、读数、电表量程判断(如指针位置对应两种可能量程时需推理确定)。
❤ 核心公式速查表
物理量
公式
备注
压强(液体)
深度h从自由液面算起
压强(固体)
水平面F=G
浮力
阿基米德原理
密度
单位kg/m³或g/cm³
电阻(欧姆定律)
伏安法
压强变化量
用于容器底面
一.第一周(共6小题)
1.(2024秋•闵行区期末)甲、乙两个完全相同的轻质薄壁圆柱形容器放置在水平地面上(容器足够高),甲容器内装有一定量的酒精、乙容器内装有一定量的水。把球A放入酒精中,静止时两容器内液面如图所示。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
(1)求水面下0.1米处水的压强p水。
(2)若酒精的质量为1.6千克,求酒精的体积V酒精。
(3)将球A从酒精中取出并缓慢放入水中,取出球前后酒精对容器底压强变化量为400帕、放入球前后水对容器底压强变化量为450帕。根据上述信息,能否确定球A的密度ρA?如果能确定,请计算出ρA;如果无法确定,请说明理由。
【分析】(1)已知水的密度和深度,根据p=ρgh分别求出液体对容器底部的压强;
(2)已知酒精的密度,根据公式ρ可求酒精的体积;
(3)根据压强变化量计算增大的深度,得出小球排开液体的体积的关系,据此判定浮沉,结合阿基米德原理和重力公式计算物体的密度。
【解答】解:(1)甲中水对容器底部的压强p水=ρ水gh甲=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)由ρ得:
V酒精2×10﹣3m3;
(3)将球A从酒精中取出并缓慢放入水中,取出球前后酒精对容器底压强变化量为400帕、
变化的深度为h0.05m;
放入球前后水对容器底压强变化量为450帕,
变化的深度为h'0.045m;
因为两次变化的深度不对,故排开液体的体积不等,故可能一浮一沉或都是漂浮;
当都漂浮时,浮力等于重力,应该浮力相等,根据F浮=ρ液gV排可知;ρ水g×0.045m×S≠ρ酒精g×0.05m×S;
因而不是全部漂浮。
由于水的密度大,故在水中漂浮,酒精中沉底;
漂浮时F浮=G,即ρ水g×0.045m×S=ρ物gV;
酒精中沉底,V=V排=0.05m×S;
解得ρ物=0.9ρ水=0.9×103kg/m3。
答:(1)求水面下0.1米处水的压强p水为1000Pa;
(2)酒精的体积V酒精为2×10﹣3m3;
(3)球A的密度ρA为0.9×103kg/m3。
【点评】本题考查压强和浮力的计算,以及密度的测量,属于难题,关键是判定水和酒精中的浮沉状态,结合阿基米德原理和重力公式计算。
2.(2024秋•崇明区期末)如图1所示,轻质圆柱形容器甲竖直放置在水平地面上,将均匀圆柱体乙放置在甲容器内。已知乙物体的质量为m,甲、乙底面积分别为2S和S,乙物体的高度为H。
(1)求乙物体的密度ρ乙;
(2)求容器甲对水平地面的压强p甲;
(3)若往甲容器中慢慢注入某种液体,当乙物体对甲容器底部的压力恰为0牛时,停止注入,如图2所示。
求:该液体对甲容器底部的最小压强p液。
【分析】(1)均匀圆柱体乙物体的底面积、高度已知,可求出体积,乙的质量已知,由密度公式求出密度;
(2)容器甲对水面地面的压强等于压力除以甲的底面积,压力等于物体乙的重力;
(3)当乙物体对容器地面的压力刚好为0N,液体对容器底部的最小压强等于物体乙的重力除以物体乙的底面积;
【解答】解:(1)乙的体积V乙=SH,物体乙的密度;
(2)容器甲对水面地面的压强;
(3)当乙物体对容器地面的压力刚好为0N,即刚把物体乙托起时,由压力产生的原因可知,液体对容器底部的最小压强;
答:(1)物体乙的密度;
(2)容器甲对水面地面的压强;
(3)液体对容器底部的最小压强。
【点评】本题考查了密度公式的应用,固体、液体的压强,浮力产生的原因。
3.(2024秋•宝山区期末)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,小灯泡标有“2.2V”字样,实验电路图如图(a)所示:
(1)该实验的原理是 P=UI (用公式表示)。
(2)图(a)电路中AB和CD间分别接入 B (选填“A”或“B”)。
A.电流表和电压表
B.电压表和电流表
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是 C 。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示。若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 a (填“a”或“b”)端移动。
(5)下表为某同学的实验记录分析表:
实验次数
电压表示数U(V)
电流表示数I(A)
功率P(W)
额定功率P额(W)
1
1.5
0.22
0.33
0.67
2
2.2
0.30
0.66
3
3.0
0.34
1.02
你认为该同学处理数据过程是否合理?若合理,请说明这样处理的目的;若不合理,请给出处理过程并说明理由。
【分析】(1)该实验的原理是P=UI;
(2)根据电表的使用分析回答;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,说明小灯泡可能实际功率太小,据此分析;
(4)根据灯泡额定电压确定电压表量程,由图(b)确定分度值读数,比较电压表示数与灯泡额定电压大小,根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向;
(5)不同电压下,灯泡实际功率不同,取平均值没有意义。
【解答】解:(1)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,用电压表测灯泡两端电压,用电流表测通过灯泡的电流,根据P=UI求出灯泡额定功率,故该实验的原理是P=UI;
(2)电压表测灯泡两端电压,故电压表并联在灯泡两端;电流表测通过灯泡的电流,故电流表串联在电路中,因此图(a)电路中AB和CD间分别接入电压表和电流表,故选:B;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,说明小灯泡可能实际功率太小,接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光,故选:C;
(4)小灯泡额定电压为2.2V,故电压表选用小量程;实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示,电压表分度值0.1V,其示数为1.8V,小于灯泡额定电压2.2V,若要测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片向a端移动;
(5)由于灯泡的实际功率不是定值,所以不能通过求平均值的方法来求功率,该同学数据处理过程是不合理的。
故答案为:(1)P=UI:(2)B;(3)C;(4)a;(5)不合理,灯泡的实际功率不是定值。
【点评】本题测小灯泡额定电功率实验,考查了实验原理、电表的使用、电路故障、实验操作和数据处理等知识。
4.(2024秋•宝山区期末)如图所示电路中,由于元器件出现故障,导致移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表的示数不变且不为零。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1或滑动变阻器R2上。请写出移动滑片P的过程中,电流表示数变化情况及相应的故障: ①电流表有示数,电阻R1短路;②电流表示数为零,滑动变阻器R2断路 。
【分析】一般电路中出现故障有断路和短路两种现象,电路断路时,电流表示数为零,短路时,电流表有示数。
【解答】解:由图可知,电阻R1和滑动变阻器R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压;
移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表的示数不变且不为零,说明电路中的故障可能是电阻R1短路,此时电流表有示数;也可能是滑动变阻器R2断路,此时电流表示数为零。
故答案为:①电流表有示数,电阻R1短路;②电流表示数为零,滑动变阻器R2断路。
【点评】本题考查了串联电路的故障分析,属于基础题。
5.(2024秋•金山区期末)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、B两个,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数据记录在表序号1中。
表 小华的实验数据
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
3.0
0.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图。
(2)小华实验中电压表并联在 滑动变阻器 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值。(需写出解答过程)
【分析】(1)小红正确连接电路,操作规范,故电路图是伏安法测电阻的常规电路;
(2)小华应该是把电压表并联在滑动变阻器两端了,这样连接电路,实验过程中,当滑动变阻器阻值调大时,电压表示数变大,电流表示数变小;
(3)根据表中序号1的数据,滑动变阻器连入电路的阻值大于5Ω,所以,小华使用的是滑动变阻器B,小红使用的是滑动变阻器A;小红正确连接电路,操作规范,闭合开关时,滑动变阻器阻值最大为RA=5Ω,小于15欧,所以此时变阻器的电压小于3伏,电压表示数为根据电压表示数,可得电源电压的范围,又因为电源电压为2V的整数倍,可得电源电压;
根据小华的实验数据和串联电路电压规律,可得得Rx的阻值。
【解答】解:(1)小红正确连接电路,操作规范,故电路图是伏安法测电阻的常规电路,如下所示:
(2)小华应该是把电压表并联在滑动变阻器两端了,这样连接电路,实验过程中,当滑动变阻器阻值调大时,电压表示数变大,电流表示数变小;反之如果滑动变阻器阻值调小时,电压表示数变小,电流表示数变变大;
(3)根据表中序号1的数据,滑动变阻器连入电路的阻值为R115Ω>5Ω,所以,小华使用的滑动变阻器是标有“20欧 2安”字样的B,小红使用的是滑动变阻器A;
小红正确连接电路,操作规范,闭合开关时,滑动变阻器阻值最大为RA=5Ω,小于15欧,所以变阻器此时的电压小于3伏,电压表示数为Ux=4.5Ω,电源电压U=Ux+UA<4.5V+3V,即U<7.5V,所以,4.5V<U<7.5V,又因为电源电压为2伏的整数倍,所以电源电压U=6V;
根据小华的实验数据可得:U=Ux+UB,即6V=0.2A×Rx+3V,解之得Rx=15Ω。
故答案为:(1)电路图见解析;(2)滑动变阻器;(3)电源电压为6V;待测电阻的阻值是15Ω。
【点评】本题考查“用电流表、电压表测电阻”实验,题目不是常规题,难度较大。
6.(2024秋•黄浦区期末)在如图所示的电路中,电源电压为U0保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,电压表的示数为U0,已知故障只发生在电阻R1、R2中一个。
(1)用完好的电阻R0替换电阻R1,闭合开关S,写出电压表的示数及对应的故障。 若电压表示数大于0而小于U0,则R1断路;若电压表示数为U0,则R2短路 。
(2)以下操作中,能通过电表的示数或示数变化情况判断出故障的是 AB 。(新接入的元件均完好)
A.在M处串联一个电流表
B.用电阻R0替换电阻R2
C.在电阻R1两端并联一根导线
【分析】根据电路图可知,闭合开关S,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,一段时间后观察到电压表示数为电源电压U0,说明此时电压表测电源电压,可能是R1断路或R2短路造成的;
①用完好的电阻R0替换电阻R1,此时R0和R2串联,电压表测R0两端的电压;分别讨论R1断路、R2短路时电压表的示数,从而可知电压表的示数及对应的故障;
②A.在M处串联一个电流表,电流表示数为零,故障是R1断路,示数不为零,故障是R2短路;
B.用电阻R0替换电阻R2,电压表示数不变,故障是R1断路,示数变小,故障是R2短路;
C.在电阻R1两端并联一根导线,如果故障是R2短路,则会导致电源短路,不安全。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,一段时间后观察到电压表示数为电源电压U0,说明此时电压表测电源电压,则故障可能是R1断路或R2短路;
①用完好的电阻R0替换电阻R1,此时R0和R2串联,电压表测R0两端的电压;
若原电路中R1断路,说明R2是完好的,此时闭合开关,R0和R2均分得一定的电压,则电压表示数大于0而小于U0;若电路中R2短路,则闭合开关时,R2两端的电压为0,此时电源电压全部加在R0两端,则电压表示数为U0;
由此可知,若电压表示数大于0而小于U0,则R1断路;若电压表示数为U0,则R2短路;
②A.在M处串联一个电流表,电流表示数为零,故障是R1断路,示数不为零,故障是R2短路,故A能判断出故障;
B.用电阻R0替换电阻R2,电压表示数不变,故障是R1断路,示数变小,故障是R2短路,故B能判断出故障;
C.在电阻R1两端并联一根导线,如果故障是R2短路,则会导致电源短路,不安全,不可取,故选AB。
故答案为:①若电压表示数大于0而小于U0,则R1断路;若电压表示数为U0,则R2短路;②AB。
【点评】本题考查电路故障的判断,难度中上。
二.第二周(共6小题)
7.(2024秋•宝山区期末)如图所示,底面积为1×10﹣2米2的足够高圆柱形容器甲内盛有0.1米深的水,实心圆柱体乙的底面积为0.2×10﹣2米2、高为0.14米。求:
(1)容器甲内水的质量m水。
(2)水对容器甲底部的压强p水。
(3)将圆柱体乙竖直放入容器甲内静止,要使水对容器甲底部压强最大,请判断说明满足该条件时圆柱体乙的密度,并计算出水对容器甲底部的压强最大值pmax。
【分析】(1)根据V=Sh求出容器甲内水的体积V水,由公式ρ求出水的质量;
(2)根据p=ρgh计算水对容器甲底部的压强;
(3)根据p=ρgh可知,水面越高,水对容器底部的压强越大;将圆柱体乙竖直放入容器甲内静止,要使水对容器甲底部压强最大,此时实心圆柱体乙可能完全浸没水中,根据题意和相关条件判断是否有这种可能;若乙物体不能浸没在液体中,则只能是沉底且部分露出水面,根据水的体积不变求出水的最大深度,由液体压强公式算出水对容器甲底部的压强最大值;根据浮沉条件可知此时乙的重力G乙≥F浮乙,利用重力公式、密度公式和阿基米德原理求出满足该条件时圆柱体乙的密度。
【解答】解:(1)容器甲内水的体积为:
V水=S容h1=1×10﹣2m2×0.1m=1×10﹣3m3,
由公式ρ得水的质量为:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg;
(2)水对容器甲底部的压强为:
p水=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
(3)圆柱体乙的体积:V乙=S乙h乙=0.2×10﹣2m2×0.14m=0.28×10﹣3m3,
根据p=ρgh可知,水面越高,水对容器底部的压强越大;
假设圆柱体乙能浸没在水中,则此时水的深度:
h20.128m<h乙=0.14m,
所以假设不成立,即圆柱体乙不能浸没在水中,此时乙沉底且部分露出水面;
因水的体积不变,且此时水相当于分布在乙物体的两侧,
则水的最大深度:hmax0.125m,
水对容器甲底部的压强最大值为:
pmax=ρ水ghmax=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.125m=1225Pa;
根据浮沉条件可知此时乙的重力G乙≥F浮乙,即ρ乙gS乙h乙≥ρ水gS乙hmax,
所以ρ乙≥ρ水1.0×103kg/m30.9×103kg/m3。
答:(1)容器甲内水的质量m水为1kg;
(2)水对容器甲底部的压强p水为980Pa;
(3)要使水对容器甲底部压强最大,圆柱体乙的密度应大于或等于0.9×103kg/m3,且水对容器甲底部的压强最大值pmax为1225Pa。
【点评】本题考查了求密度与压强问题,应用密度公式与压强公式可以解题,第(3)问是本题的难点。
8.(2024秋•虹口区期末)在图示的电路中,电源电压保持不变。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上。现在“a”处或“b”处接入一个电表,通过必要的操作,均能判断故障。小虹认为可接入一个电流表,小唐认为可接入一个电压表。
①你认为 A 的方案是可行的。
A.小虹
B.小唐
②选择方案后,当电表接入“b”处时,请写出必要的操作、电表示数的变化情况及其对应的故障。 如果电流表有示数,且移动滑动变阻器的滑片不变,说明滑动变阻器断路 。
【分析】(1)根据电流表串联分析;
(2)根据电流表是否有示数且能否改变分析。
【解答】解:(1)现在“a”处或“b”处接入一个电表,说明的串联在电路中,故只能是电流表,小虹正确;故选:A。
(2)当电表接入“b”处时,如果电流表有示数,且移动滑动变阻器的滑片不变,说明滑动变阻器断路。
故答案为:(1)A;(2)如果电流表有示数,且移动滑动变阻器的滑片不变,说明滑动变阻器断路。
【点评】本题考查电流表的使用与电路故障的分析,属于中档题。
9.(2024秋•虹口区期末)小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω,3A”“20Ω,2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中。他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.16
2
2.5
0.20
3
1.5
0.30
①通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
②计算电源电压U。
③计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
【分析】①从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,求出滑动变阻器接入的电阻判断小唐选用的滑动变阻器的规格;
②由小唐选用的滑动变阻器确定小虹所选用的滑动变阻器为5Ω,3A,由小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为5Ω,由此可知小虹的实验中滑动变阻器两端的电压,定值电阻两端的电压已知,求出电源电压;
③小虹实验中待测电阻两端的电压已知,此时通过的电流从表实验3可知,求出小虹的测得待测电阻阻值,小唐三次实验的待测电阻阻值由欧姆定律求出,这四次实验的平均值为待测电阻的阻值。
【解答】解:①从小唐的实验数据,电压减小电流增大,可知电压表接在了滑动变阻器两端,由实验数据1,滑动变阻器接入的电阻5Ω,
由此可知小唐选用的滑动变阻器的规格是20Ω,2A;
②由①知小唐选用的滑动变阻器的规则给20Ω,2A,故小虹所选用的滑动变阻器为5Ω,3A,由小唐的实验数据3可知,当滑动变阻器两端电压为1.5V,通过的电流为0.3A,接入的电阻为5Ω,由此可知小虹的实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图可知电压表的示数为3V,故电源电压U=3V+1.5V=4.5V;
③小虹实验1,待测电阻9.4Ω,
小虹实验2,待测电阻10.0Ω,
小虹实验3,待测电阻,
待测电阻的阻值9.8Ω;
答:①小唐实验时使用的滑动变阻器的规格是20Ω,2A;
②电源电压为4.5V;
③待测电阻Rx的阻值是9.8Ω。
【点评】本题考查了用欧姆定律测量待测电阻的阻值,实验中如何根据实验数据找到数据之间的关系是解题的关键。
10.(2024秋•金山区期末)如图所示电路中,开关S闭合前后,电压表指针的位置不变。若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上(接线完好)。
为判断具体故障,有以下方案可选:
A.向左移动滑动变阻器R2的滑片。
B.将电压表接到滑动变阻器R2两端。
C.仅将导线a拆除。
请选择其中一项可行的方案 C(或A) ,并写出该方案对应的电压表的示数变化情况及其故障: 若电压表示数不变,则R2断路;若电压表示数变大,则R1短路(或:若电压表示数不变,则R1短路;若电压表示数变大,则R2断路) 。
【分析】由图知,R1、R2串联,电压表并联在定值电阻R1两端;
开关S闭合前,整个电路断路,电压表示数为0,其指针位置在零刻度线处;开关S闭合后,电压表指针的位置不变,其指针位置仍然在零刻度线处;
若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上,则可能是R1短路(同时电压表也被短路)导致电压表无示数,还可能是电压表与电源没有连通,即变阻器R2断路;据此结合所给方案进行判断。
【解答】解:由图知,R1、R2串联,电压表并联在定值电阻R1两端;
开关S闭合前,整个电路断路,电压表示数为0,其指针位置在零刻度线处;
开关S闭合后,电压表指针的位置不变,其指针位置仍然在零刻度线处;
若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上,则可能是R1短路(同时电压表也被短路)导致电压表无示数,还可能是电压表与电源没有连通,即变阻器R2断路;
①如果采用A方案(向左移动滑动变阻器R2的滑片),若R1短路,电压表始终被短路,则向左移动变阻器R2的滑片过程中,电压表始终无示数(即电压表示数不变);若R2断路,则向左移动变阻器R2的滑片过程中,当滑片“越过”断路位置时电路接通,电压表示数变大,所以能通过电压表示数的变化来判断电路故障,故该方案可行;
②如果采用B方案(将电压表接到滑动变阻器R2两端),若R1短路,电路为R2的简单电路,此时电压表测电源电压,则电压表有较大示数;若R2断路,此时电压表与电阻R1串联在电路中,电压表也测电源电压,则电压表也有较大示数,所以不能通过电压表示数的变化来判断电路故障,故该方案不可行;
③如果采用C方案(仅将导线a拆除),此时电压表与变阻器R2串联在电路中;在导线a拆除后,若电压表示数不变(即指针位置仍然在零刻度线处),则说明R2断路;若电压表示数变大,则说明R2是完好的,也能说明原电路中R1短路,故该方案可行;
故答案为:C;若电压表示数不变,则R2断路;若电压表示数变大,则R1短路(或:A;若电压表示数不变,则R1短路;若电压表示数变大,则R2断路)。
【点评】本题考查了电流表、电压表在判断电路故障中的应用,属于实验基本能力考查。
11.(2024秋•静安区期末)如图所示,薄壁圆柱形容器甲和均匀实心柱体乙置于水平桌面上,甲容器的底面积为2×10﹣2m2,内盛有0.2m深的水,乙的密度为2.5×103kg/m3。
(1)求水对甲容器底部的压强p水。
(2)现将乙浸没在甲容器的水中(无水溢出),乙放入前后,甲容器对水平桌面的压强p容的值记录在下表中。求:
(a)乙所受重力G的大小及它的质量m;
(b)乙放入后,水对容器底部的压强增加量Δp水。
放入前
放入后
p容(Pa)
2450
4900
【分析】(1)根据p=ρgh得到水对甲容器底部的压强;
(2)(a)由表中数据得到压强差,根据F=pS得到压力差,可以得到乙的重力,根据G=mg得到质量;
(b)求出水和乙的体积,判断乙的状态,可以得到水上升的高度,由p=ρgh得到水对容器底部的压强增加量。
【解答】解:(1)水对甲容器底部的压强p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1960Pa;
(2)(a)乙放入前后,压强差Δp=4900Pa﹣2450Pa=2450Pa,
压力差ΔF=ΔpS=2450Pa×2×10﹣2m2=49N,
乙所受重力G=49N,
它的质量m5kg;
(b)水的体积V水=Sh=2×10﹣2m2×0.2m=4×10﹣3m3,
乙的体积V乙2×10﹣3m3,
因乙的体积小于水的体积,乙的密度为2.5×103kg/m3,乙的密度大于水的密度,则乙放入水中时,会沉底且浸没在水中,
水面上升的高度Δh0.1m,
水对容器底部的压强增加量Δp水=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa。
答:(1)水对甲容器底部的压强p水是1960Pa;
(2)(a)乙所受重力G的大小是49N,它的质量m是5kg;
(b)乙放入后,水对容器底部的压强增加量Δp水是980Pa。
【点评】此题考查液体压强公式、重力公式的应用,密度和压强的计算等,是一道综合性很强的题目,有一定难度。
12.(2024秋•虹口区期末)如图所示,薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,甲的底面积为2×10﹣2米2,盛有质量为2.2千克的水。实心圆柱体乙漂浮在水面上,其质量为0.8千克,底面积为1×10﹣2米2,高为0.1米。
①求乙的密度ρ乙。
②求此时水对容器底部的压强p水。
③现从容器内抽水,每次抽出水的质量为0.5千克,水对容器底部的压强大小如下表所示。(此过程中乙始终保持竖直)
(a)第几次抽水过程中乙会沉底?说明理由。
(b)求第四次抽水后,水对容器底部的压力F水′。
抽水次数
水对容器底部的压强(帕)
第一次
1225
第二次
980
第三次
686
【分析】①圆柱体乙的质量已知,底面积和高度已知,可求出体积,利用求出乙的密度;
②物体乙漂浮在水面上,水对容器底部的压强等于数的水对容器底部的压力处于容器甲的底面积,水和物体乙对容器底部的压力等于水的重力加物体乙的重力;
③(a)乙开始 沉淀时,重力等于浮力,浸入水的深度等于容器中水的深度,可求出此时剩余水的质量,计算处抽查水的质量,每一次抽出0.5kg,可求出第几次;
(b)求出第四次抽水后,容器甲中水的质量,水对容器底部的压力等于剩余水的重力。
【解答】解:①实心圆柱体的体积V乙=S乙h乙=1×10﹣2m2×0.1m=1×10﹣3m3,
乙的密度0.8×103kg/m3;
②水和物体乙对容器底部的压力等于水的重力加物体乙的重力F水压=m水g+m乙g=2.2kg×9.8N/kg+0.8kg×9.8N/kg=3kg×9.8N/kg=29.4N;
水对容器底部的压强P水1470Pa;
③(a)乙开始 沉淀时,F浮=G乙=8N,浸入水的深度等于容器中水的深度,此时的水深m,
此时容器甲中水的质量m水1=(S甲﹣S乙)h1ρ水=(2×10﹣2m2﹣1×10﹣2m2)m×1×103kg/m3kg,
抽查水的质量m抽=m水﹣m水1=2.2kgkgkg,
抽水次数n2.77
故第三次抽水过程中乙会沉底;
(b)第三次抽水后,7×10﹣2m=7cm,
第四次抽水,液面的下降高度0.05m,
所以第四次抽水后,容器甲中剩余水的深度Δh=h剩﹣h下=0.07m﹣0.05m=0.02m
第四次抽水后,水对容器底部的压强p4=Δhgρ水=0.02m×9.8N/kg×1.0×103kg/m3=196Pa,
水对容器底部的压压力F水′=p4S甲=196Pa×2×10﹣2m2=3.92N
答:①乙的密度是0.8×103kg/m3;
②水对容器底部的压强是1470Pa;
③(a)第三次抽水过程中乙会沉底;理由见解答;(b)第四次抽水后,水对容器底部的压力为3.92N。
【点评】本题考查了密度的计算,液体的压强,阿基米德原理的应用。
三.第三周(共6小题)
13.(2024秋•浦东新区期末)有三个电阻R1、R2、R3,其中一个发生了短路故障,一个发生了断路故障,一个完好。
(1)小东将R1和R2分别连入ab和bc之间,如图所示。闭合开关后,他观察到电流表示数大于0,则R1和R2中一定有一个是 短路 的,另一个是 完好 的(均选填“短路”“断路”或“完好”)。
(2)为进一步确定R1、R2对应的具体情况,小东认为可以在ab之间再并联一个电压表。请帮他写出闭合开关S后电压表的示数以及R1、R2对应的具体情况。 把电压表并联在任何一个电阻两端,通电后,若电压表有示数,则该电阻为完好电阻,若电压表没有示数该电阻为短路电阻 。
【分析】(1)在串联电路中:当电路有断路时,电路中的电流表在任何位置都是零;
(2)通电后短路电阻两端电压是零,完好电阻两端有电压。
【解答】解:(1)在串联电路中:当电路有断路时,电路中的电流表在任何位置都是零,小东将R1和R2分别连入ab和bc之间,闭合开关后,他观察到电流表示数大于0,说明电路没有断路,故R1和R2一定有一个是短路,另一个完好电阻;
(2)通电短路电阻两端电压是零,完后的闭合电路电阻两端有电压,把电压表并联在如何一个电阻两端,若有电压则该电阻为完好电阻,若没有电压则给电阻为短路。
故答案为:(1)短路;完好;(2)把电压表并联在任何一个电阻两端,若电压表有示数,则该电阻为完好电阻,若电压表无示数,则该电阻为短路电阻。
【点评】本题考查了串联电路中电路的特点,欧姆定律的应用。
14.(2024秋•徐汇区期末)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R或灯L上。
①小王同学只观察了小灯的亮暗情况之后,直接排除了一种故障: 电阻R短路 ,然后他又根据此时电流表的示数情况排除了第二种故障: 灯L短路 。
②小王同学排除了两种故障后,闭合开关S,根据闭合开关后的现象最终确定了故障情况,请写出闭合开关后灯L的发光情况、电表的示数变化情况及其对应的故障: 灯L发光,电流表示数变大,则R断路;灯L不发光,电流表示数不变(为0),则L断路 。
【分析】(1)分析灯泡亮暗可知,灯不亮有三种情况,亮只有一种情况,小王同学只观察了小灯的亮暗情况之后,直接排除了一种故障,可知排除的是灯亮时的故障情况,说明灯处于熄灭状态;在灯不亮的情况下,电流表无示数有两种情况,有示数只有一种情况,小王根据此时电流表的示数情况排除了第二种故障,说明所排除的是有示数时的故障。
(2)在灯不亮,电流表无示数的情况下,闭合开关,根据灯泡的发光情况和电流表是否变化可判断是灯泡断路还是电阻R断路。
【解答】解:由图知电阻R与灯泡L串联,电流表测量电路电流,
①灯泡如果不发光,故障类型有三种可能:电阻R断路、灯泡断路或者灯泡短路,不能判断具体故障类型;如果灯泡变亮,则故障类型只有一种,即电阻R短路,小王观察灯的亮暗,直接排除了一种故障,说明灯泡没有变亮,不可能是电阻R短路,所以直接排除的故障是电阻R短路;
在灯泡不发光的情况下,电流表示数为零,电路故障可能是电阻R断路或者灯泡断路,不能判断具体故障类型,而电流表示数变大,电路故障只能是灯泡短路,小王又根据此时电流表的示数情况排除了第二种故障,说明他排除的第二种故障是灯L短路;
②闭合开关S,电阻R被短路,如果是电阻R断路,则电流可以通过开关S和灯泡、电流表流动,灯泡发光,电流表示数变大;如果是灯L断路,由于电路仍然处于断开状态,则灯L不发光,电流表示数为零。
故答案为:①电阻R短路;灯L短路;②灯L发光,电流表示数变大,则R断路;灯L不发光,电流表示数不变(为0),则L断路。
【点评】本题考查电路故障的判断,分析了多种故障情况,是一道好题。
15.(2024秋•闵行区期末)在图(a)所示的电路中,电源电压为24伏保持不变,定值电阻R1的阻值为10欧。闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片移到某一位置时,电流表A的示数为1.8安。
(1)求此时R2两端的电压U2。
(2)将一个表盘如图(b)所示的电压表接入电路。当电压表并联在某个元件两端时,移动滑片过程中电压表示数的最小值为8伏;当电压表并联在另一个元件两端时,移动滑片过程中电压表示数的最小值为4伏。求滑动变阻器R2的规格。
【分析】(1)由电路图可知,R1与R2串联;电流表测量电路中的电流,根据欧姆定律求出R1两端的电压,然后根据串联电路电压的特点进行计算;
(2)当电压表并联在某一个元件两端时,移动滑片的过程中,电压表示数的最小值为8V,由(1)的计算可知滑动变阻器两端的电压为6V,所以电压表没有接在滑动变阻器两端,由电压表接在定值电阻两端最小值为8V,此时滑动变阻器两端的电压为16V,可求出滑动变阻器的最大值,当电压表接在滑动变阻器两端时,电压表最小值是4V,可知滑动变阻器允许的最大电流,由此确定滑动变阻器的规格。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联;电流表测量电路中的电流,
(1)当滑动变阻器R2的滑片移到某一位置时,电流表A的示数为1.8A,R1两端的电压:U1=IR1=1.8A×10Ω=18V,
因此变阻器R2两端电压:U2=U﹣U1=24V﹣18V=6V;
(2)当电压表并联在某一个元件两端时,移动滑片的过程中,电压表示数的最小值为8V,由(1)可知滑动变阻器两端的电压为6V,由此判断电压表接在了定值电阻两端且滑动变阻器接入了最大值,由串联电路的分配规律得:,
,
R滑大=20Ω,
当把电压表并联在滑动变阻器两端时,电压表示数最小值为4V,
故此时电路中允许的最大电流为,
故滑动变阻器的规格为:20Ω,2A
答:(1)此时变阻器R2两端电压时6V;
(2)滑动变阻器R2的规则为20Ω 2A。
【点评】本题考查了串联电路的电压特点和欧姆定律的应用,如何确定电压表的接入情况是解题的关键。
16.(2024秋•嘉定区期末)如图所示,甲为质量分布均匀的长方体金属装饰物,其质量为3千克,长、宽、高如图(a)所示;乙为薄壁平底方形鱼缸,其底面积为9×10﹣2米2,甲、乙均置于水平地面。求:
(1)长方体甲的密度ρ甲。
(2)长方体甲对水平地面的压强p甲。
(3)现将长方体甲以某种方式放入鱼缸乙的底部(与乙底部不密合),并缓慢向乙中加水,为使甲对乙底部的压力最小,且水对乙底部的压强也最小,分析甲的放置方式,并计算水对乙底部的最小压强p水min。
【分析】长方体甲的密度ρ甲计算密度。
长方体甲对水平地面的压强p甲=ρ甲gh计算压强。
当物体的密度大于液体的密度时,物体所受的浮力小于重力,因此物体将下沉。为使甲对乙底部的压力最小,且水对乙底部的压强也最小,甲的放置方式为平放,且长方体甲金属装饰物恰好浸没,则水对乙底部的最小压强p水min=ρ水gh′计算压强。
【解答】解:(1)由题意可知,m甲=3kg,V甲=0.2m×0.1m×0.05m=1×10﹣3m3,长方体甲的密度ρ甲3×103kg/m3;
(2)长方体甲对水平地面的压强p甲=ρ甲gh=3×103kg/m3×10N/kg×0.2m=6×103Pa;
(3)现将长方体甲以某种方式放入鱼缸乙的底部(与乙底部不密合),并缓慢向乙中加水,由于ρ甲>ρ水则长方体甲金属装饰物会沉底,为使甲对乙底部的压力最小,且水对乙底部的压强也最小,甲的放置方式为平放,且长方体甲金属装饰物恰好浸没,则水对乙底部的最小压强p水min=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=5×102Pa。
答:(1)长方体甲的密度为3×103kg/m3;(2)长方体甲对水平地面的压强为6×103Pa;(3)水对乙底部的最小压强为5×102Pa。
【点评】本题考查密度、压强、物体的浮沉条件,属于难题。
17.(2024秋•浦东新区期末)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为2V、4V、6V中的一个,且保持不变)、待测电阻Rx,滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他正确串联器材,并将电压表并联在电路中。小华在读取并记录数据时,有一个电表始终未按所选量程读数,而是在另一量程下读数。当变阻器的滑片在一端时,他记录的电压表示数为0.6V,当滑片在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为1.0V和0.48A,当滑片在另一端时,他记录的电流表示数为0.58A。实验过程中,电压表、电流表的量程均未发生改变,其表盘如图所示。
(1)该实验的实验原理是 R 。
(2)求出待测电阻Rx的阻值。(计算结果精确到0.1Ω,需写出解答过程)
【分析】(1)测量电阻的原理是电阻等于电阻两端的电压除以通过电阻的电流;
(2)根据滑动变阻器滑片三种不同位置和题意中电压表和电流表的示数确定滑动变阻器接入最大电阻和最小电阻及电压表接在了待测电阻两端;
假设电流表未按所选量程度数,而是在另一个量程度数,由电流数据0.48A,可知按小量程读取的数据,所选量程是大量程,以此计算电源电压,会得出不符合实际的结论;故电压表始终未按所选量程读数,而是在另一量程下读数,从读取的电压表示数为0.6V可知,此数据是按照小量程读取的,故实际量程为0~15V,题目中的实际电压都应该乘以5才是实际电压,故电压为5V时,电路中的电流为0.48A,由欧姆定律即可Rx。
【解答】解:(1)实验中测量电阻的最值的原理
(2)当滑片在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为1.0V和0.48A,当滑片在另一端时,他记录的电流表示数为0.58A,滑片移到另一端电流变大,可知此时滑动变阻器为零,当变阻器的滑片在一端时,他记录的电压表示数为0.6V,说明这一端是滑动变阻器最大值端,从电压表示数滑动变阻器在最大值端的电压为0.6V,滑动变阻器滑片在某一位置时,电压为1.0V,可知电压表接了待测电阻两端,假设电流表读数未按照所选量程读数,从电流0.48A可知,这个度数时读取的电流表的小量程,所以此时选的量程为0~3V,实际电流I=5×0.48A=2.4A,那么待测电阻Rx,
电源电压U0.6V20.6V>6V,
故假设不成立;
那么电压表的示数未按所选量程度数,用电压0.6V可知,此示数是按小流程读取的(电压表大流程的分度值0.5V),电压表实际量程为0~15V,当滑片在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为1.0V和0.48A,实际电压为U1′=5×1.0V=5.0V,
待测的电阻实际阻值为Rx,
电源电压U=I2Rx=0.58A×10.4≈6V,故符合题意;
答:(1)R;
(2)待测电阻Rx的阻值为10.4Ω。
【点评】本题考查了测量待测电阻的原理,通过滑动变阻器滑片的移动对应的电表数据,判断电路的状态,电路的量程和分度值。
18.(2024秋•青浦区期末)如图所示,完全相同的轻质圆柱形薄壁容器A、B放置在水平地面上,分别盛有2千克的水和酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
①求A容器中水的体积V水。
②在容器A中注入水,使两容器中液面相平,此时水对容器A底部的压强增加了196帕。
(a)求酒精对容器B底部的压强p酒精。
(b)容器A对地面的压强pA。
【分析】①已知水的质量,根据密度公式的变形公式V得到A容器中水的体积;
②(a)根据p=ρgh计算注水高度可知2千克的水和酒精的高度差,根据密度公式、体积公式列方程可得容器底面积,
根据密度公式、体积公式计算酒精的高度,根据p=ρgh计算酒精对容器B底部的压强;
求出酒精对容器B底部的压强;
(b)根据密度公式、体积公式计算所注水质量,根据p求出容器A对地面的压强。
【解答】解:①容器中水的体积为:V水2×10﹣3m3;
②(a)在容器A中注入水,使两容器中液面相平,此时水对容器A底部的压强增加了196Pa,
注水高度:h0.02m,
2千克的水和酒精的高度差为0.02m,即0.02m,解方程可得S=0.025m2,
酒精的高度:h′0.1m,
酒精对容器B底部的压强:p酒精=ρ酒精gh′=0.8×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=784Pa;
(b)所注水质量:m′=ρ水Sh=1.0×103kg/m3×0.025m2×0.02m=0.5kg,
容器A对地面的压力:F=G=(m+m′)g=(2kg+0.5kg)×9.8N/kg=24.5N,
容器A对地面的压强:pA980Pa。
答:①A容器中水的体积为2×10﹣3m3;
②(a)酒精对容器B底部的压强为784Pa;
(b)容器A对地面的压强为980Pa。
【点评】本题考查密度公式、体积公式、液体压强公式、压强定义式的灵活运用。
四.第四周(共7小题)
19.(2024秋•松江区期末)在图示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,电流表示数变小,若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上。用一完好的定值电阻R0替换R1(R0=R1),请写出替换前后电流表示数的变化情况及对应的故障。 电流表示数不变,说明R1完好,R2断路;如果电流表示数变化,则R1断路 。
【分析】根据可知,两个电阻并联,电流表测量干路电流,根据电流表示数变小分析故障,结合方案分析。
【解答】解:根据电路图可知,两个电阻并联,电流表测量干路电流,闭合开关S,电路正常工作;
一段时间后,观察到电流表示数变小,电路中仅有一处故障,说明某一个电阻断路;
用一完好的定值电阻R0替换R1(R0=R1);如果电流表示数不变,说明R1完好,R2断路;如果电流表示数变化,则R1断路。
故答案为:电流表示数不变,说明R1完好,R2断路;如果电流表示数变化,则R1断路。
【点评】本题考查并联电路故障分析,属于中档题。
20.(2024秋•长宁区期末)如图(a)所示,正方体甲放在水平地面上,对地面的压强为3920帕。足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,如图(b)所示,该容器的底面是一个正方形。
(1)若正方体甲的底面积为2×10﹣2米2,求正方体对水平地面的压力F甲。
(2)若容器乙中水的深度为0.1米,求水对容器底部的压强p水。
(3)将正方体甲浸没在容器乙的水中,水对容器底部的压强增加量为245帕,容器对水平地面的压强增加量为980帕。求:
①正方体甲的密度ρ甲;
②容器乙的底面积S乙。
【分析】(1)根据p算出正方体对水平地面的压力;
(2)知道乙容器的水深,利用p=ρgh求水对容器底部的压强;
(3)知道将甲浸没在乙容器的水中时水对容器底部的压强增加值、将甲放入乙容器中时容器对地面的压强增加值,列出关于S甲、ρ甲的关系式,化简得出h甲与S乙的大小,进而求出ρ甲的大小。
【解答】解:(1)根据p得正方体对水平地面的压力为:
F甲=pS= 3920Pa×2×10﹣2m2=78.4N;
(2)水对容器底部的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
(3)正方体甲放在水平地面上,对地面的压强为3920帕,则G=F甲=p甲3920Pa①;
水对容器底部的压强增加值:Δp水=ρ水gΔh=ρ水g245Pa﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
容器对地面的压强增加值:Δp容980Pa﹣﹣﹣﹣③
由①②③解得h甲=0.1m,S乙=0.04m2。
答:(1)正方体对水平地面的压力F甲为78.4N;
(2)若容器乙中水的深度为0.1米,水对容器底部的压强p水为980Pa;
(3)①正方体甲的密度ρ甲为4×103kg/m3;
②容器乙的底面积S乙为0.04m2。
【点评】本题考查了密度公式、液体压强公式、压强定义式的应用,难点在第三问,根据两种情况压强的增加值列式得出甲的密度和容器底面积的大小关系是关键。
21.(2024秋•松江区期末)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有两个滑动变阻器A、B,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3伏挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在下表中。他们分析了相互的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
①小红实验中所用的滑动变阻器规格是 A (选填“A”或“B”)。
②小华实验中电压表并联在 滑动变阻器 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
③求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
【分析】①从小华的测量数据判断小华选用的滑动变阻器,从而确定小华所用的滑动变阻器;
②从实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知电压表所接入的位置;
③从小红把滑动变阻器处于最大5Ω时,由图可知定则电阻两端的电压,从小华的实验3可知,当滑动变阻器接入5Ω电阻时,滑动变阻器两端的电压,从而确定电源电压,由表中数据可知小红实验中电流也是0.18A,由欧姆定律求出小红实验中待测电阻的阻值,电源电压不变,由欧姆定律再小华三次实验中待测电阻的阻值,四次测量结果的平均值为待测电阻的阻值。
【解答】①从小华的实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知小华电压表接在了滑动变阻器两端,实验序号1中,滑动变阻器接入的电阻5Ω,
故小红实验中所用的滑动变阻器为A
②从小华的实验数据电流表示数变大时,电压表示数变小,可知小华把电压表接在了滑动变阻器两端;
③小华实验3,滑动变阻器接入的电阻,
小红做实验时滑动变阻器接入最大值5Ω,由次可知此时小红实验中滑动变阻器两端的电压为1.5V,由图中可知定值电阻两端的电压为3V,
故电源电压U=3V+1.5V=4.5V
所以小红测试实验中待测电阻,
小华的实验1:待测电阻,
小华的实验2:待测电阻Rx29.6Ω,
小华的实验3:待测电阻。
所以待测电阻的阻值9.8Ω;
答:①A;②滑动变阻器;③待测电阻Rx的阻值为9.8Ω。
【点评】本题考查了用欧姆定律测量待测电阻的最值,能根据实验数据找出各数据之间的关系时解题的关键。
22.(2024秋•黄浦区期末)如图所示,底面积为1×10⁻2米2的薄壁轻质柱形容器置于水平面上,且盛有0.1米深的水。
(1)求水对容器底部的压强p水。
(2)将体积相同、密度不同的物块分别浸入容器内的水中,水均不溢出,观察物块在水中所处的状态、测得物块的密度ρ及浸入水中的体积V浸,并记录在下表中。
物块
甲
乙
丙
丁
物块在水中所处状态
漂浮
浸没
ρ(×103千克/米3)
0.4
0.6
0.8
2
V浸(×10⁻6米3)
40
60
80
/
①分析比较表中甲、乙、丙的V浸与ρ的关系,可知:漂浮在水面上的物块, 体积相同时,V浸与物块密度ρ成正比 。
②求物块丁浸入水中的体积V丁浸。
【分析】(1)知道容器甲中水的深度,根据p=ρgh求出水对甲底部的压强;
(2)①根据表格数据得出结论;
②由数据知当物体的密度为0.4×103kg/m3时,物体浸入水中的体积为40×10⁻6m3,此时物体处于漂浮状态,受到的浮力等于其自身的重力,即F浮=G,
由F浮=ρ液V排g和G=mg=ρ物gV得ρ液V排g=ρ物gV,据此算出物块丁浸入水中的体积。
【解答】解:(1)水对容器底部的压强为:
p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)①由题意和表中信息可知,各物块的体积相同,甲、乙、丙在水中都处于漂浮状态,且V浸与ρ的比值均为100,则V浸与ρ成正比,所以可得出结论:漂浮在水面上的物块,体积相同时,V浸与物块密度ρ成正比;
②由数据知当物体的密度为0.4×103kg/m3时,物体浸入水中的体积为40×10⁻6m3,此时物体处于漂浮状态,受到的浮力等于其自身的重力,即F浮=G,
由F浮=ρ液V排g和G=mg=ρ物gV得ρ液V排g=ρ物gV得物块的体积为:
V10﹣4m3。
物块丁浸没水中,排开水的体积等于物体的体积,即丁浸入水中V丁浸=V=10﹣4m3。
答:(1)水对容器底部的压强为1000Pa;
(2)①体积相同时,V浸与物块密度ρ成正比;
②物块丁浸入水中的体积为10﹣4m3。
【点评】本题考查压强公式、阿基米德原理的应用、浮沉条件以及数据分析能力,有一定的难度。
23.(2024秋•嘉定区期末)在如图的电路中,电源电压保持不变,电阻R1、R2的阻值均为R0,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,观察到电流表示数变小。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1或R2上。为判断出具体故障,有2种方案可选:
①用一个阻值为R0的完好电阻R3替换R1;
②将一个开关S1与电阻R1串联。
若有可行的方案,请写出相关的操作、观察到的现象及对应的故障;若无可行的,请说明理由。
【分析】根据图中两个电阻并联,电流表测量干路电流,根据电流表示数变小分析故障,结合方案分析。
【解答】答:图中两个电阻并联,电流表测量干路电流,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,观察到电流表示数变小,电路中仅有一处故障,说明某一个电阻断路,
①用一个阻值为R0的完好电阻R3替换R1;如果电流表示数不变,说明R1完好,R2断路;如果电流表示数变化,则R1断路;
②将一个开关S1与电阻R1串联,断开开关,电流表示数变为0,说明R1完好,R2断路;如果电流表示数不变,则R1断路。
【点评】本题考查并联电路故障分析,属于中档题。
24.(2024秋•青浦区期末)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1阻值为R0,R2的阻值为2R0。
①闭合开关S,电压表示数 变小 ,电流表示数 变大 ;(均选填“变大”“不变”或“变小”)
②若闭合开关S,发现只有一个电表的示数发生变化,若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1或R2上。请写出开关S闭合后电流表和电压表的示数及对应的故障。 R1短路,电流表示数为,电压表示数不变为U0 。
【分析】当开关S闭合时,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压;开关S断开时,电压表测量电源电压;
列举出每个电阻的故障,然后得出答案。
【解答】解:①由图可知,开关S断开时,电压表测量电源电压,电流表无示数;当开关S闭合时,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压,所以电压表示数变小,电流表示数变大;
②若R2断路,开关S断开时,电压表测量电源电压,电流表示数为0;开关闭合后,电流表示数为0,电压表测量的是电源电压,没有电表示数会发生变化;
若R1断路,开关S断开时,两表都没有示数,开关闭合后,电路中无电流,电流表示数为0,电压表示数为0,电流表和电压表示数都不变;
若R2短路,开关S断开时,电压表测量电源电压,电流表示数为0;开关闭合后,电流表示数变大,电压表示数为0,电流表和电压表示数都变;
若R1短路,开关S断开时,电压表测量电源电压,电流表示数为0;开关闭合后,电路中只有R2,电流表示数:I,电压表测量电源电压,电压表示数不变为U0,电流表和电压表只有一个示数变化;
故答案为:①变小;变大;②R1短路,电流表示数为,电压表示数不变为U0。
【点评】本题考查了学生利用电流表、电压表判断电路故障的分析能力,电路故障分短路和断路两种情况,平时做实验时试一试,多总结、提高分析能力。
25.(2024秋•徐汇区期末)如图所示,轻质薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器中盛有质量为5千克的水。
①求水的体积V水。
②求0.2米深处水的压强p水。
③现有两个相同物体,质量均为3千克。先把一个物体竖着插入容器,插入前后地面受到的压强的变化量为980帕,然后把另一个物体平放垫在容器下方,物体与地面的接触面积为容器底面积的2倍,垫入前后地面受到的压强的变化量也为980帕。请根据以上信息,通过计算判断将物体放入容器后是否有水溢出,若有水溢出请求出溢出水的重力G溢,若无水溢出请说明理由。
【分析】①水的体积由质量除以水的密度;
②水的压强p=ρgh;
③假设水没有溢出,可根据先把一个物体插入容器中压强的变化,求出容器的底面积,再根据此容器的底面积,求出把另一个物体垫在容器下方时,计算出压强的变化量,判断假设是否成立,经计算水有溢出,根据溢出情况,求出容器的底面积关于水溢出重力的表达式,再由当另一物体垫在容器的下方时的压强的变化量,可求出溢出水的重力。
【解答】解:①水的体积5×10﹣3m3;
②水的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg0.2m=2000Pa;
③假设水未溢出,容器的底面积S容3×10﹣2m2,
若把另一物体垫在容器下方时,压强的变量量Δp′817Pa≠980Pa,‘
故假设不成立,水由溢出;
设溢出水的重力为G溢出,则容器的底面积,
若把另一物体垫在容器下方时,压强的变量量Δp2,
m水g﹣G溢出=2S容Δp2,
5kg×9.8kg/N﹣G溢出=2×980Pa,
G溢出=9.8N;
答:①水的体积5×10﹣3m3;
②水的压强是2000Pa;
③溢出水的重力为9.8N,理由见解答。
【点评】本题考查了密度公式的应用,液体的压强,固体的压强。
五.第五周(共6小题)
26.(2024秋•长宁区期末)小华通过实验分别测量两个未知阻值的电阻R1和R2,电源电压保持不变(电压为2伏的整数倍),滑动变阻器RP标有“20Ω 2A”字样,实验所需的其它器材齐全且完好。
(1)小华先测量电阻R1的阻值。他正确连接电路,且实验步骤正确,移动滑片进行了三次实验,将电压表和电流表的示数记录在如表中。请将表格中①、②的内容填写完整。
序号
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
电阻平均(Ω)
1
4
0.20
20.0
② 19.6
2
6
0.32
18.8
3
8
0.40
① 20
(2)接着,小华测量电阻R2的阻值。他仍然正确连接电路,且实验步骤正确,闭合开关后,他发现无论如何移动滑片电流表的示数始终几乎为0,电压表的示数始终几乎为12伏,经过检查发现电路并没有发生故障。
①发生上述现象的原因是 A 。
A.电阻R2的阻值太大
B.电阻R2的阻值太小
②通过公式推理说明你判断的理由。
③为了测出电阻R2的阻值,小华将一个已知阻值的电阻R3与电阻R2串联,实验电路对应的电路图如图(a)所示。闭合开关后,发现电压表的示数如图(b)所示,则可以判断电阻R2的阻值为 R3。
【分析】(1)根据电阻计算公式R算出电阻,电阻平均值等于三次的电阻的平均值;
(2)应用欧姆定律分析。
【解答】解:(1)根据电阻计算公式R,当U=8V,I=0.40A时,R=20Ω,所以①处填20电阻的平均值等于三次实验结结果的平均19.6Ω;,所以②处填19.6;
(2)在串联电路中,电流I,电源电压U变(为伏整数倍),滑动变阻器RP大阻值为20Ω,由于移动滑片时,电流表的示数始终几乎为0,根据I,要使几乎为,则R总需极大,而RP最大仅20Ω,所以只能是R2的阻值太大,导致R总极大,从而使电流几乎为。此时电压表测量的是电源电压,示数几乎为12V,故选A;③由图(b)可知,电压表量程为0﹣15V,分度值为0.5V,示数UR2=4V因为R3与R2串联,电源电压U=12V,所以UR3=U﹣UR2=12V﹣4V=8V。根据串联电路电压之比等于电阻之比UR3:UR2=R3:R2=2:1,所以R2R3。
故答案为:(1)20Ω;19.6;(2)A;。
【点评】综合考查了电学多个重要知识点,包括欧姆定律的应用、串联电路的电压以及滑动变阻器的使用等。通过对不同测量场景的设置,检验学生对这些知识的理解和运用能力。
27.(2024秋•青浦区期末)小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压保持不变,实验器材齐全并完好,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样,待测电阻Rₓ。小华连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。小华思考后,重新连接了电路进行实验,闭合开关,当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安。
①计算说明实验中电源的电压U。
②请根据相关信息,求待测电阻Rx的平均值。(精确到0.1欧)(解答过程应有必要的说明和计算)
【分析】①连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片时,电压表示数为2V,电流表示数不变,可知滑动变阻器接到下面两个接线柱了,此时电源电压等于待测电阻两个电压2V和滑动变阻器两端电压,滑动变阻器两端电压等于电流乘以电阻;
②有当闭合开关,移动滑动变阻器滑片时,电压表示数为2V,电流表示数不变,滑动变阻器接到下面两个接线柱时的待测电阻的阻值;当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,电压表示数从2.6V变化到1.5V,对应的电流表示数从0.32A变化到0.42A,可知实验中电压表接在了滑动变阻器两端,由欧姆定律求出在电压表示数为2.6V和1.5VS时的待测电阻的阻值,最后求出三次实验测定待测电阻的平均值。
【解答】解:①连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片时,电压表示数为2V,电流表示数不变,可知滑动变阻器接到下面两个接线柱了,所以电源电压U=Ux+U滑=Ux+I0R滑大=2V+0.2A×20Ω=6V,
②当滑动变阻器电阻全部接入时,待测电阻
当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,电压表示数从2.6V变化到1.5V,对应的电流表示数从0.32A变化到0.42A,由此可知,电压表现在测的是滑动变阻器的电压;
当电压表示数为2.6V时,待测电阻两端电压Ux1=U﹣U滑1=6V﹣2.6V=3.4V,待测电阻的阻值10.63Ω,
当电压表示数为1.5V时,待测电阻两端电压Ux2=U﹣U滑2=6V﹣1.5V=4.5V,待测电阻的阻值10.71Ω,
所以待测电阻的阻值10.4Ω;
答:①实验中电源电压为6V;
②待测电阻的阻值为10.4Ω。
【点评】本题考查了根据实验数据判断电路的连接方式这时本题的难点,欧姆定律的应用。
28.(2024秋•长宁区期末)在如图所示的电路中,电源电压未知但始终保持不变,电阻R1、R2的阻值相等。闭合开关,发现电压表的示数不为零。
(1)根据上述现象,电路可能存在的情况是 ADE (多选)。
A.仅电阻R1断路
B.仅电阻R1短路
C.仅电阻R2断路
D.仅电阻R2短路
E.电路正常,各元件均完好
(2)为了进一步确定(1)中电路的具体情况,小明用一个阻值为R0的电阻替换电阻R1,仅通过电压表示数的变化情况就做出了判断。则所用电阻R0的阻值应 大于 R1的阻值(选填“大于”“等于”或“小于”),理由是: 用一个阻值为R0的电阻替换电阻R1,如果电压表的示数变小,则电阻R1断路;如果电压表的示数变大,则电路正常,各元件均完好;如果电压表不变,则电阻R2短路 。
【分析】(1)在串联电路中:当电路断路时:电压表测断路处的电压等于电源电压;测没断路的用电器的电压为零;电流表在任何位置都是零;当电路短路时:电压表测短路处的电压等于零;测没短路的用电器的电压比原来增大;电流表示数变大;(2)在并联电路中:某支路断路时:电压表测断路两端电压、没断路的支路两端电压都等于电源电压;电流表测断路所在支路示数为零;测没断路的支路仍为原来的示数。
【解答】解:在如图所示的电路中,电源电压未知但始终保持不变,电阻R1、R2的阻值相等。闭合开关,发现电压表的示数不为零。
(1)根据上述现象,电路可能存在的情况是:仅电阻R1断路,电压表示数为电源电压;或仅电阻R2短路,电压表示数为电源电压;电路正常,各元件均完好,电压表有示数,故选:ADE。
(2)为了进一步确定(1)中电路的具体情况,小明用一个阻值为R0的电阻替换电阻R1,则所用电阻R0的阻值应大于R1的阻值,理由是:用一个阻值为R0的电阻替换电阻R1,如果电压表的示数变小,则电阻R1断路;如果电压表的示数变大,则电路正常,各元件均完好;如果电压表不变,则电阻R2短路。
如果所选电阻相等,则不能区分电阻R2短路和各元件完好情况,因为若R2短路,用R0替换R1后,电压表示数将不变;R1、R2正常的情况时,用R0替换R1后,电压表示数也将不变;
如果所选R0的阻值小于R1的电阻,则不能区分电阻R1开路和各元件完好情况,因为若R1断路,用R0替换R1后,电压表示数将变小;R1、R2正常的情况时,用R0替换R1后,电压表示数也将变小;
故答案为:(1)ADE;(2)大于;用一个阻值为R0的电阻替换电阻R1,如果电压表的示数变小,则电阻R1断路;如果电压表的示数变大,则电路正常,各元件均完好;如果电压表不变,则电阻R2短路。
【点评】此题是一道故障分析题,解答时让学生根据实验现象来分析出故障的原因,从中培养了学生分析问题和解决问题的能力。
29.(2024秋•静安区期末)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源由几节干电池组成(即电源电压为1.5V的整数倍且保持不变),滑动变阻器标有“20Ω 2A”的字样,电压表只有0~3V挡完好,其余器材均完好。他连接电路,先将变阻器滑片移至连入阻值最大的一端,闭合开关,观察并记录两电表的示数,然后移动变阻器的滑片,当滑片移至某一位置时,两电表示数分别为2.5V、0.24A。他在实验过程中发现电流表的示数在0.20~0.28A间变化,电压表的示数在2.0~3.0V间变化。
(1)“用电流表、电压表测电阻”的实验原理是 。
(2)计算说明电压表并联的位置,并求出实验所用电源的电压U。(需写出解答过程)
(3)当两电表示数分别为2.5V、0.24A时,待测电阻Rx的阻值为 10.4 Ω。(精确到0.1Ω)
【分析】(1)伏安法测电阻的原理为R;
(2)若电压表测量滑动变阻器两端电压,则当电压表示数为3V时,滑片在最大值处,即阻值为20Ω,求出此时电流值,不在电流表示数变化范围,所以电压表与待测电阻并联;
当电压表与电流表示数最小时,滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端,滑动变阻器最大阻值已知,可得其两端电压,由串联电路中电压的规律知,电源电压为U=U待测+U滑;
(3)电压表待测电阻并联,示数即为待测电阻两端的电压,根据欧姆定律可得待测电阻的阻值。
【解答】解:(1)伏安法测电阻的原理为R;
(2)电压表的示数在2.0~3.0V间变化,若电压表测量滑动变阻器两端电压,则当电压表示数为3V时,滑片在最大值处,即阻值为20Ω,此时电流为,这与电流表的示数在0.20~0.28A间变化不符,所以电压表与待测电阻并联;
当电压为2.0V,电流为0.2A时,滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端,此时阻值为20Ω,其两端电压为U滑=IRmax = 0.2A×20Ω=4V,
由串联电路中电压的规律知,电源电压为U=U待测+U滑=2V+4V=6V,该电压值等于1.5V的整数倍,符合题意,故电源电压为6V;
(3)电压表待测电阻并联,示数即为待测电阻两端的电压,待测电阻Rx的阻值为:。
故答案为:(1)R;(2)电压表与待测电阻并联;电源电压为6V;(3)10.4。
【点评】本题考查伏安法测电阻实验,因为电源电压和电压表位置未知,致使题目难度较大。
30.(2024秋•静安区期末)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1的阻值、滑动变阻器R2连入电路的最大阻值均为R0。已知电路中仅有一处断路故障,且只发生在电阻R1、变阻器R2上。若对该电路进行一定的操作,可判断故障,请写出判断该电路故障所在的操作方法及判断结果。
操作方法: 移动滑动变阻器的滑片从右侧到中点,观察电流表示数是否改变 ;
判断结果: 改变是电阻R1发生了断路,不改变是滑动变阻器R2断路 。
【分析】根据并联互不影响结合滑动变阻的作用分析。
【解答】解:电阻R1的阻值、滑动变阻器R2连入电路的最大阻值均为R0,且是并联,仅有一处断路故障,且只发生在电阻R1、变阻器R2上。从右侧移动滑动变阻器的滑片到中点,观察电流表示数是否改变;改变是电阻R1发生了断路,不改变是滑动变阻器R2断路。
故答案为:移动滑动变阻器的滑片从右侧到中点,观察电流表示数是否改变;
改变是电阻R1发生了断路,不改变是滑动变阻器R2断路。
【点评】本题考查并联电路的故障分析,属于中档题。
31.(2024秋•崇明区期末)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合时,电路中发生故障,已知电路中仅有一处故障,且电路中故障只发生在电阻R1或R2上。
(1)若电路中的两个电表示数均不发生变化,则故障为 R1断路 ;
(2)若电路中的两个电表示数均发生变化,则故障为 R1短路 ;
(3)若电路中的两个电表仅有一个电表示数发生变化,请写出电流表A和电压表V的示数变化情况及对应的故障: 当R2短路时,电压表被短路无变化,电流表有变化;当R2断路时,电压表串联在电路中有变化,电流表没有变化 。
【分析】故障判断:
(1)在串联电路中:
当电路断路时:电压表测断路处的电压等于电源电压;测没断路的用电器的电压为零;电流表在任何位置都是零;
当电路短路时:电压表测短路处的电压等于零;测没短路的用电器的电压比原来增大;电流表示数变大;
(2)在并联电路中:
某支路断路时:电压表测断路两端电压、没断路的支路两端电压都等于电源电压;电流表测断路所在支路示数为零;测没断路的支路仍为原来的示数。
【解答】解:在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合时,电路中发生故障,已知电路中仅有一处故障,且电路中故障只发生在电阻R1或R2上。则:
(1)若电路中的两个电表示数均不发生变化,则电路存在断路现象,且如果R2断路,电压表有示数,故障为R1断路;
(2)若电路中的两个电表示数均发生变化,则电路存在短路现象,且如果R2短路,电压表无示数,故障为R1短路;
(3)若电路中的两个电表仅有一个电表示数发生变化,电流表A和电压表V的示数变化情况及对应的故障:当R2短路时,电压表被短路无变化,电流表有变化;当R2断路时,电压表串联在电路中有变化,电流表没有变化。
故答案为:(1)R1断路;(2)R1短路;(3)见解析。
【点评】此题是一道故障分析题,解答时让学生根据实验现象来分析出故障的原因,从中培养了学生分析问题和解决问题的能力。
六.第六周(共4小题)
32.(2024秋•闵行区期末)电阻R1和R2的阻值规格均为2R0,电阻R3的阻值规格为R0。小王将R1和R2按如图所示方式连入电路中,闭合开关S,观察到电压表指针发生偏转;然后用R3替换R1,与替换前相比,电流表示数减小了I0。经过思考后,小王认为电路中存在故障。已知电路中的电源电压始终保持不变,3个电阻中只有1个电阻存在故障,请根据以上信息判断:
(1)电路中的故障可能是 R3断路(或R1短路) 。
(2)请写出替换后两电表示数及对应的故障。 电压表和电流表示数均为0,R3断路 。
【分析】(1)根据欧姆定律分析回答;
(2)根据电路连接和电表的使用分析回答。
【解答】解:(1)电阻R1和R2的阻值规格均为2R0,电阻R3的阻值规格为R0;小王将R1和R2按如图所示方式串联连入电路中,闭合开关S,观察到电压表指针发生偏转,说明电路是通路;用R3替换R1,因R3的电阻小于R1,根据电阻串联可知,电路总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中电流应增大,而与替换前相比,电流表示数减小了I0,说明R3可能断路;
若R1短路,原电路为只有R2的简单电路,用R3替换R1,电路总电阻变大,由欧姆定律可知,电流表示数减小;
综上所述,电路中的故障可能是R3断路或R1短路;
(2)用R3替换R1后,R3和R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端电压;由(1)可知,R3断路,故电流表示数为0;此时电压表与电源没有连通,故电压表示数为0。
故答案为:(1)R3断路(或R1短路);(2)电压表和电流表示数均为0,R3断路。
【点评】此题是一道故障分析题,解答时让学生根据实验现象来分析出故障的原因,从中培养了学生分析问题和解决问题的能力。
33.(2024秋•嘉定区期末)如图小嘉在物理课上做“用电流表、电压表测电阻”实验,实验桌上有标有“20Ω 2A”和“5Ω 1A”的2个滑动变阻器可选。小嘉选取了一个滑动变阻器与待测电阻Rx、开关、电流表、电源(电压不变)正确串联,再将电压表并联在电路中。闭合开关,观察到两电表的示数分别为3.0伏和0.24安。移动滑片过程中,观察到两电表的指针偏转方向相反,移至某位置时,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A。小嘉思考后,更换了另一个变阻器进行实验。闭合开关,滑片从变阻器一端移到另一端的过程中,观察到电压表示数的最大值如图所示。
(1)实验中所用电源的电压为 6 伏。
(2)更换变阻器前,电压表并联在 滑动变阻器 (选填“电源”“待测电阻Rx”或“滑动变阻器”)两端。
(3)分析计算当电压表为如图所示的示数时待测电阻Rx的电阻值。(精确到0.1欧)
【分析】(2)根据欧姆定律可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,如果电压表并联在待测电阻两端,那么移动滑片的过程中,观察到两表的指针偏转方向应该相同,而实际观察到两电表的指针偏转方向相反,所以,可推知电压表是并联在滑动变阻器的两端的;
(1)实验中,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A,此时应该是滑动变阻器断路,可得电源电压值;
(3)由两电表的示数分别为3.0伏和0.24安,则此时滑动变阻器连入电路的阻值,可知更换前用的滑动变阻器规格,故可判断更换后滑动变阻器的最大阻值由串联电路中的电流和电压规律可得待测阻值。
【解答】解:(2)根据欧姆定律可知,当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,如果电压表并联在待测电阻两端,那么移动滑片的过程中,观察到两表的指针偏转方向应该相同,而实际观察到两电表的指针偏转方向相反,所以,可推知电压表是并联在滑动变阻器的两端的;
(1)实验中,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A,此时应该是滑动变阻器断路,电压表示数为电源电压U=6V;
(3)由两电表的示数分别为3.0伏和0.24安,则此时滑动变阻器连入电路的阻值为R5Ω,可知更换前用的是“20Ω 2A”的滑动变阻器,
故更换后滑动变阻器的最大阻值是5Ω,此时U滑=1.7V,则Ux=U﹣U滑=6V﹣1.7V=4.3V,
由串联电路中的电流规律得:Ix=I滑,即,,解之得Rx≈12.6Ω。
故答案为:(1)6; (2)滑动变阻器;(3)待测电阻Rx的电阻值为12.6Ω。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用和分析推理的能力,电压表的连接和接入变阻器的规格是关键。
34.(2024秋•长宁区期末)在如图(a)所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻R1为定值电阻,滑动变阻器标有“20Ω 2A”字样,电流表A的示数为1.2安,电流表的表盘如图(b)所示。
(1)求此时变阻器R2接入电路的阻值。
(2)移动滑片,求电流表A的示数的最小值。
(3)将电流表A改接在干路中,再次移动滑片,发现电流表A示数的最大变化量与原来电流表A示数的最大变化量相同,求定值电阻R1允许的取值范围。
【分析】(1)闭合开关,两电阻并联接入电路,电流表测通过滑动变阻器的电流,根据电流表A的示数确定电流表接入电路的量程,根据并联电路等于特点结合欧姆定律计算变阻器R2接入电路的阻值;
(2)滑动变阻器接入电路最大阻值时,电流表示数最小,根据欧姆定律计算电流表A的示数的最小值;
(3)首先计算电流表测通过滑动变阻器的电流时电流表示数的变化量,
将电流表A改接在干路中,电流表测干路电流,电流表示数最大为3A,进一步计算干路最小电流,
此时滑动变阻器接入电路最大阻值,根据并联电路电流规律计算通过定值电阻的电流,根据欧姆定律计算此时定值电阻的阻值,
电流表接在干路中时,变化量来自于滑动变阻器所在支路的变化量,进一步确定定值电阻R1允许的取值范围。
【解答】解:(1)闭合开关,两电阻并联接入电路,电流表测通过滑动变阻器的电流,电流表A的示数为1.2A,电流表接入电路的是大量程,
并联电路各支路两端电压相等,根据欧姆定律可得变阻器R2接入电路的阻值:R210Ω;
(2)滑动变阻器接入电路最大阻值时,电流表示数最小,根据欧姆定律可得电流表A的示数的最小值:I2小0.6A;
(3)电流表测通过滑动变阻器的电流时电流表示数的变化量ΔI=I2大﹣I2小=2A﹣0.6A=1.4A,
将电流表A改接在干路中,电流表测干路电流,电流表示数最大为3A,则干路最小电流:I小=I﹣ΔI=3A﹣1.4A=1.6A,
若此时滑动变阻器接入电路最大阻值,通过滑动变阻器的电流为0.6A,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,则通过定值电阻的电流:I1=I小﹣I2小=1.6A﹣0.6A=1A,
根据欧姆定律可得此时定值电阻的阻值:R112Ω,
电流表接在干路中时,变化量来自于滑动变阻器所在支路的变化量。也就是要保证滑动变阻器的变化量依然为0.6A到2A。由于电流表的最大值为3A,则定值电阻所在支路的电流最大值为1A,定值电阻的最小阻值为12Ω,
所以定值电阻R1允许的取值范围为R1≥12Ω。
答:(1)此时变阻器R2接入电路的阻值为10Ω;
(2)移动滑片,电流表A的示数的最小值为0.6A。
(3)定值电阻R1允许的取值范围为R1≥12Ω。
【点评】本题考查并联电路特点和欧姆定律的灵活运用。
35.(2024秋•松江区期末)如图所示,均匀正方体甲和柱形薄壁容器乙置于水平地面上,它们的底面积分别为3S、S。已知正方体甲的质量为2千克,乙容器中盛有0.1米深的水。
①若甲的体积为1×10﹣3米3,求甲的密度ρ甲。
②求水对乙容器底部的压强p水。
③现有实心物体A(体积为2V)和B(体积为V),选择一个放在正方体甲上,另一个浸没在乙容器的水中(水不溢出),发现不论哪种方式,甲对地面压强的变化量与乙容器底部受到水的压强变化量均相等。求物体A、B的密度ρA、ρB。
【分析】①甲的密度等于其质量除以体积;
②液体的压强p=ρgh;
③根据A放在甲正方体上面物体甲对地面的压强的变化量等于把B浸没在乙容器的水中乙容器底部受到水的压强的变化量相等,求出ρA,再由B放在甲上面物体甲对地面压强的变化量和A浸没在乙容器的水中乙容器底部受到水的压强的变化量相等,求出ρB。
【解答】解:①甲的密度2×103kg/m3;
②水对容器底部的压强p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
③A放在甲正方体上面物体甲对地面的压强的变化量,
把B浸没在乙容器的水中乙容器底部受到水的压强的变化量Δp乙1=Δhρ水gg,
由题意知:Δp甲1=Δp乙1,
,
1.5×103kg/m3
B放在甲正方体上面物体甲对地面的压强的变化量,
把甲浸没在乙容器的水中乙容器底部受到水的压强的变化量量Δp2′=Δh′ρ水gg,
由题意知:Δp2=Δp2′,
,
ρB=6ρ水=6×103kg/m3,
答:①甲的密度是2×103kg/m3;
②水对容器底部的压强1000Pa;
③物体A、B的密度分别为:1.5×103kg/m3、6×103kg/m3。
【点评】本题考查了密度的计算,液体的压强的计算,固体的压强及液体的压强的变化量的计算。
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2026年上海中考 物理复习冲刺周周练
思维导图 · 课程内容总览
课程目标 · 精准把握学习方向
· 掌握 液体压强计算公式 ,理解深度对压强的影响,能熟练计算。
· 掌握 固体压强公式 ,适用不同形状的固体(如柱体、容器)对水平面的压强。
· 理解 阿基米德原理 ,能分析物体浮沉条件(漂浮、悬浮、沉底)。
· 掌握 密度公式 ,能结合压强、浮力进行综合分析及求解未知密度。
· 熟练 电路故障分析方法(断路/短路),能利用电表示数变化判断故障位置。
· 掌握 “伏安法测电阻”的实验原理、电路连接、数据处理及误差分析,能计算待测电阻的平均值。
✨ 核心思想:公式建模 · 状态分析 · 定量推理
知识梳理 · 核心知识点
☆ 液体压强与固体压强
· 液体压强公式: (ρ为液体密度,h为深度,g=9.8 N/kg)。特点:液体内部向各个方向都有压强,同一深度压强相等。
· 固体压强: (F为压力,S为受力面积)。水平面上物体对地面压力 。
· 柱形容器内的液体对容器底的压力等于液体重力(直柱形容器)。
· 压强变化量: ,可用于分析放入物体、抽水等过程中压强的改变。
☆ 浮力与密度
· 阿基米德原理: 。
· 浮沉条件: 漂浮 ,;悬浮 ,;沉底 ,。
· 密度计算: ,常结合浮力(如漂浮时 )或压强变化求未知密度。
☆ 电路故障分析
· 断路: 电流表无示数,电压表若并联在断路元件两端则示数接近电源电压;若并联在完好元件两端则示数为0。
· 短路: 电流表示数变大,电压表若并联在短路元件两端示数为0。
· 判断方法:通过移动滑片、替换电阻、观察电表示数变化等操作定位故障。
☆ 伏安法测电阻
· 原理: 。
· 电路连接: 电流表与待测电阻串联,电压表与待测电阻并联,滑动变阻器采用“一上一下”连接,闭合开关前滑片移至阻值最大处。
· 数据处理: 多次测量求平均值减小误差,需剔除错误数据或换算量程后计算。
· 注意:电压表量程选择、读数、电表量程判断(如指针位置对应两种可能量程时需推理确定)。
❤ 核心公式速查表
物理量
公式
备注
压强(液体)
深度h从自由液面算起
压强(固体)
水平面F=G
浮力
阿基米德原理
密度
单位kg/m³或g/cm³
电阻(欧姆定律)
伏安法
压强变化量
用于容器底面
一.第一周(共6小题)
1.(2024秋•闵行区期末)甲、乙两个完全相同的轻质薄壁圆柱形容器放置在水平地面上(容器足够高),甲容器内装有一定量的酒精、乙容器内装有一定量的水。把球A放入酒精中,静止时两容器内液面如图所示。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
(1)求水面下0.1米处水的压强p水。
(2)若酒精的质量为1.6千克,求酒精的体积V酒精。
(3)将球A从酒精中取出并缓慢放入水中,取出球前后酒精对容器底压强变化量为400帕、放入球前后水对容器底压强变化量为450帕。根据上述信息,能否确定球A的密度ρA?如果能确定,请计算出ρA;如果无法确定,请说明理由。
2.(2024秋•崇明区期末)如图1所示,轻质圆柱形容器甲竖直放置在水平地面上,将均匀圆柱体乙放置在甲容器内。已知乙物体的质量为m,甲、乙底面积分别为2S和S,乙物体的高度为H。
(1)求乙物体的密度ρ乙;
(2)求容器甲对水平地面的压强p甲;
(3)若往甲容器中慢慢注入某种液体,当乙物体对甲容器底部的压力恰为0牛时,停止注入,如图2所示。
求:该液体对甲容器底部的最小压强p液。
3.(2024秋•宝山区期末)在“测量小灯泡额定电功率”的实验中,小灯泡标有“2.2V”字样,实验电路图如图(a)所示:
(1)该实验的原理是 (用公式表示)。
(2)图(a)电路中AB和CD间分别接入 (选填“A”或“B”)。
A.电流表和电压表
B.电压表和电流表
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是 。
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)实验中滑动变阻器滑片移到某个位置时,电压表示数如图(b)所示。若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (填“a”或“b”)端移动。
(5)下表为某同学的实验记录分析表:
实验次数
电压表示数U(V)
电流表示数I(A)
功率P(W)
额定功率P额(W)
1
1.5
0.22
0.33
0.67
2
2.2
0.30
0.66
3
3.0
0.34
1.02
你认为该同学处理数据过程是否合理?若合理,请说明这样处理的目的;若不合理,请给出处理过程并说明理由。
4.(2024秋•宝山区期末)如图所示电路中,由于元器件出现故障,导致移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表的示数不变且不为零。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1或滑动变阻器R2上。请写出移动滑片P的过程中,电流表示数变化情况及相应的故障: 。
5.(2024秋•金山区期末)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他们所用滑动变阻器有A、B两个,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同(电源电压为2伏的整数倍且保持不变)。他们各自选取一个变阻器进行实验,小红正确连接电路,操作规范,闭合开关,观察到电压表示数如图所示。小华将器材正确串联之后,将电压表并联在电路中,闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现两个电表的示数一个变大一个变小,当滑片移至某一位置时,测量得到一组实验数据记录在表序号1中。
表 小华的实验数据
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
3.0
0.20
2
3
(1)画出小红实验的电路图。
(2)小华实验中电压表并联在 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
(3)通过推理计算说明实验时所用的电源电压U和实验序号1中待测电阻的阻值。(需写出解答过程)
6.(2024秋•黄浦区期末)在如图所示的电路中,电源电压为U0保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,电压表的示数为U0,已知故障只发生在电阻R1、R2中一个。
(1)用完好的电阻R0替换电阻R1,闭合开关S,写出电压表的示数及对应的故障。 。
(2)以下操作中,能通过电表的示数或示数变化情况判断出故障的是 。(新接入的元件均完好)
A.在M处串联一个电流表
B.用电阻R0替换电阻R2
C.在电阻R1两端并联一根导线
二.第二周(共6小题)
7.(2024秋•宝山区期末)如图所示,底面积为1×10﹣2米2的足够高圆柱形容器甲内盛有0.1米深的水,实心圆柱体乙的底面积为0.2×10﹣2米2、高为0.14米。求:
(1)容器甲内水的质量m水。
(2)水对容器甲底部的压强p水。
(3)将圆柱体乙竖直放入容器甲内静止,要使水对容器甲底部压强最大,请判断说明满足该条件时圆柱体乙的密度,并计算出水对容器甲底部的压强最大值pmax。
8.(2024秋•虹口区期末)在图示的电路中,电源电压保持不变。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上。现在“a”处或“b”处接入一个电表,通过必要的操作,均能判断故障。小虹认为可接入一个电流表,小唐认为可接入一个电压表。
①你认为 的方案是可行的。
A.小虹
B.小唐
②选择方案后,当电表接入“b”处时,请写出必要的操作、电表示数的变化情况及其对应的故障。 。
9.(2024秋•虹口区期末)小虹和小唐做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有两个滑动变阻器(分别标有“5Ω,3A”“20Ω,2A”字样),其余实验器材均相同。他们分别选择其中一个变阻器与电源(电压未知且保持不变)、待测电阻、电流表、开关串联。小虹将电压表并联在待测电阻两端,移动变阻器滑片P至最大阻值处,闭合开关后,观察到电压表的示数如图所示。小唐将电压表并联在电路中,将测得的三组数据记录在下表中。他们交流数据后,共同得出了实验结果。
实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.16
2
2.5
0.20
3
1.5
0.30
①通过计算判断小唐实验时使用滑动变阻器的规格。
②计算电源电压U。
③计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
10.(2024秋•金山区期末)如图所示电路中,开关S闭合前后,电压表指针的位置不变。若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上(接线完好)。
为判断具体故障,有以下方案可选:
A.向左移动滑动变阻器R2的滑片。
B.将电压表接到滑动变阻器R2两端。
C.仅将导线a拆除。
请选择其中一项可行的方案 ,并写出该方案对应的电压表的示数变化情况及其故障: 。
11.(2024秋•静安区期末)如图所示,薄壁圆柱形容器甲和均匀实心柱体乙置于水平桌面上,甲容器的底面积为2×10﹣2m2,内盛有0.2m深的水,乙的密度为2.5×103kg/m3。
(1)求水对甲容器底部的压强p水。
(2)现将乙浸没在甲容器的水中(无水溢出),乙放入前后,甲容器对水平桌面的压强p容的值记录在下表中。求:
(a)乙所受重力G的大小及它的质量m;
(b)乙放入后,水对容器底部的压强增加量Δp水。
放入前
放入后
p容(Pa)
2450
4900
12.(2024秋•虹口区期末)如图所示,薄壁圆柱形容器甲置于水平地面,甲的底面积为2×10﹣2米2,盛有质量为2.2千克的水。实心圆柱体乙漂浮在水面上,其质量为0.8千克,底面积为1×10﹣2米2,高为0.1米。
①求乙的密度ρ乙。
②求此时水对容器底部的压强p水。
③现从容器内抽水,每次抽出水的质量为0.5千克,水对容器底部的压强大小如下表所示。(此过程中乙始终保持竖直)
(a)第几次抽水过程中乙会沉底?说明理由。
(b)求第四次抽水后,水对容器底部的压力F水′。
抽水次数
水对容器底部的压强(帕)
第一次
1225
第二次
980
第三次
686
三.第三周(共6小题)
13.(2024秋•浦东新区期末)有三个电阻R1、R2、R3,其中一个发生了短路故障,一个发生了断路故障,一个完好。
(1)小东将R1和R2分别连入ab和bc之间,如图所示。闭合开关后,他观察到电流表示数大于0,则R1和R2中一定有一个是 的,另一个是 的(均选填“短路”“断路”或“完好”)。
(2)为进一步确定R1、R2对应的具体情况,小东认为可以在ab之间再并联一个电压表。请帮他写出闭合开关S后电压表的示数以及R1、R2对应的具体情况。 。
14.(2024秋•徐汇区期末)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R或灯L上。
①小王同学只观察了小灯的亮暗情况之后,直接排除了一种故障: ,然后他又根据此时电流表的示数情况排除了第二种故障: 。
②小王同学排除了两种故障后,闭合开关S,根据闭合开关后的现象最终确定了故障情况,请写出闭合开关后灯L的发光情况、电表的示数变化情况及其对应的故障: 。
15.(2024秋•闵行区期末)在图(a)所示的电路中,电源电压为24伏保持不变,定值电阻R1的阻值为10欧。闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片移到某一位置时,电流表A的示数为1.8安。
(1)求此时R2两端的电压U2。
(2)将一个表盘如图(b)所示的电压表接入电路。当电压表并联在某个元件两端时,移动滑片过程中电压表示数的最小值为8伏;当电压表并联在另一个元件两端时,移动滑片过程中电压表示数的最小值为4伏。求滑动变阻器R2的规格。
16.(2024秋•嘉定区期末)如图所示,甲为质量分布均匀的长方体金属装饰物,其质量为3千克,长、宽、高如图(a)所示;乙为薄壁平底方形鱼缸,其底面积为9×10﹣2米2,甲、乙均置于水平地面。求:
(1)长方体甲的密度ρ甲。
(2)长方体甲对水平地面的压强p甲。
(3)现将长方体甲以某种方式放入鱼缸乙的底部(与乙底部不密合),并缓慢向乙中加水,为使甲对乙底部的压力最小,且水对乙底部的压强也最小,分析甲的放置方式,并计算水对乙底部的最小压强p水min。
17.(2024秋•浦东新区期末)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为2V、4V、6V中的一个,且保持不变)、待测电阻Rx,滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他正确串联器材,并将电压表并联在电路中。小华在读取并记录数据时,有一个电表始终未按所选量程读数,而是在另一量程下读数。当变阻器的滑片在一端时,他记录的电压表示数为0.6V,当滑片在某一位置时,他记录的电压表和电流表示数为1.0V和0.48A,当滑片在另一端时,他记录的电流表示数为0.58A。实验过程中,电压表、电流表的量程均未发生改变,其表盘如图所示。
(1)该实验的实验原理是 。
(2)求出待测电阻Rx的阻值。(计算结果精确到0.1Ω,需写出解答过程)
18.(2024秋•青浦区期末)如图所示,完全相同的轻质圆柱形薄壁容器A、B放置在水平地面上,分别盛有2千克的水和酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)
①求A容器中水的体积V水。
②在容器A中注入水,使两容器中液面相平,此时水对容器A底部的压强增加了196帕。
(a)求酒精对容器B底部的压强p酒精。
(b)容器A对地面的压强pA。
四.第四周(共7小题)
19.(2024秋•松江区期末)在图示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,电流表示数变小,若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上。用一完好的定值电阻R0替换R1(R0=R1),请写出替换前后电流表示数的变化情况及对应的故障。 。
20.(2024秋•长宁区期末)如图(a)所示,正方体甲放在水平地面上,对地面的压强为3920帕。足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,如图(b)所示,该容器的底面是一个正方形。
(1)若正方体甲的底面积为2×10﹣2米2,求正方体对水平地面的压力F甲。
(2)若容器乙中水的深度为0.1米,求水对容器底部的压强p水。
(3)将正方体甲浸没在容器乙的水中,水对容器底部的压强增加量为245帕,容器对水平地面的压强增加量为980帕。求:
①正方体甲的密度ρ甲;
②容器乙的底面积S乙。
21.(2024秋•松江区期末)小红和小华做“用电流表、电压表测电阻”的实验,现有两个滑动变阻器A、B,A标有“5欧 3安”字样、B标有“20欧 2安”字样,其它实验器材齐全且相同,两电压表只有0~3伏挡完好。他们各自选取一个变阻器进行实验,将电源(电压保持不变)、待测电阻、滑动变阻器、电流表、开关串联连接。小红将电压表并联在待测电阻两端,并把滑动变阻器滑片移至阻值最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图所示,她发现无法继续实验。小华将电压表并联在电路中,闭合开关后移动滑动变阻器滑片,测量得到三组实验数据记录在下表中。他们分析了相互的数据后,共同得出了待测电阻的阻值。
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
2.8
0.18
2
2.0
0.26
3
1.5
0.30
①小红实验中所用的滑动变阻器规格是 (选填“A”或“B”)。
②小华实验中电压表并联在 (选填“待测电阻”或“滑动变阻器”)两端。
③求待测电阻Rx的阻值。(需写出解答过程,计算电阻时精确到0.1欧)
22.(2024秋•黄浦区期末)如图所示,底面积为1×10⁻2米2的薄壁轻质柱形容器置于水平面上,且盛有0.1米深的水。
(1)求水对容器底部的压强p水。
(2)将体积相同、密度不同的物块分别浸入容器内的水中,水均不溢出,观察物块在水中所处的状态、测得物块的密度ρ及浸入水中的体积V浸,并记录在下表中。
物块
甲
乙
丙
丁
物块在水中所处状态
漂浮
浸没
ρ(×103千克/米3)
0.4
0.6
0.8
2
V浸(×10⁻6米3)
40
60
80
/
①分析比较表中甲、乙、丙的V浸与ρ的关系,可知:漂浮在水面上的物块, 。
②求物块丁浸入水中的体积V丁浸。
23.(2024秋•嘉定区期末)在如图的电路中,电源电压保持不变,电阻R1、R2的阻值均为R0,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,观察到电流表示数变小。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1或R2上。为判断出具体故障,有2种方案可选:
①用一个阻值为R0的完好电阻R3替换R1;
②将一个开关S1与电阻R1串联。
若有可行的方案,请写出相关的操作、观察到的现象及对应的故障;若无可行的,请说明理由。
24.(2024秋•青浦区期末)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1阻值为R0,R2的阻值为2R0。
①闭合开关S,电压表示数 ,电流表示数 ;(均选填“变大”“不变”或“变小”)
②若闭合开关S,发现只有一个电表的示数发生变化,若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1或R2上。请写出开关S闭合后电流表和电压表的示数及对应的故障。 。
25.(2024秋•徐汇区期末)如图所示,轻质薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器中盛有质量为5千克的水。
①求水的体积V水。
②求0.2米深处水的压强p水。
③现有两个相同物体,质量均为3千克。先把一个物体竖着插入容器,插入前后地面受到的压强的变化量为980帕,然后把另一个物体平放垫在容器下方,物体与地面的接触面积为容器底面积的2倍,垫入前后地面受到的压强的变化量也为980帕。请根据以上信息,通过计算判断将物体放入容器后是否有水溢出,若有水溢出请求出溢出水的重力G溢,若无水溢出请说明理由。
五.第五周(共6小题)
26.(2024秋•长宁区期末)小华通过实验分别测量两个未知阻值的电阻R1和R2,电源电压保持不变(电压为2伏的整数倍),滑动变阻器RP标有“20Ω 2A”字样,实验所需的其它器材齐全且完好。
(1)小华先测量电阻R1的阻值。他正确连接电路,且实验步骤正确,移动滑片进行了三次实验,将电压表和电流表的示数记录在如表中。请将表格中①、②的内容填写完整。
序号
电压(V)
电流(A)
电阻(Ω)
电阻平均(Ω)
1
4
0.20
20.0
②
2
6
0.32
18.8
3
8
0.40
①
(2)接着,小华测量电阻R2的阻值。他仍然正确连接电路,且实验步骤正确,闭合开关后,他发现无论如何移动滑片电流表的示数始终几乎为0,电压表的示数始终几乎为12伏,经过检查发现电路并没有发生故障。
①发生上述现象的原因是 。
A.电阻R2的阻值太大
B.电阻R2的阻值太小
②通过公式推理说明你判断的理由。
③为了测出电阻R2的阻值,小华将一个已知阻值的电阻R3与电阻R2串联,实验电路对应的电路图如图(a)所示。闭合开关后,发现电压表的示数如图(b)所示,则可以判断电阻R2的阻值为 R3。
27.(2024秋•青浦区期末)小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压保持不变,实验器材齐全并完好,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”的字样,待测电阻Rₓ。小华连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,观察到电压表、电流表的示数不变,电压表的示数为2伏,电流表的示数为0.2安。小华思考后,重新连接了电路进行实验,闭合开关,当滑动变阻器滑片从某点开始移动过程中,发现电压表的示数从2.6伏变化到1.5伏,对应的电流表示数从0.32安变化到0.42安。
①计算说明实验中电源的电压U。
②请根据相关信息,求待测电阻Rx的平均值。(精确到0.1欧)(解答过程应有必要的说明和计算)
28.(2024秋•长宁区期末)在如图所示的电路中,电源电压未知但始终保持不变,电阻R1、R2的阻值相等。闭合开关,发现电压表的示数不为零。
(1)根据上述现象,电路可能存在的情况是 (多选)。
A.仅电阻R1断路
B.仅电阻R1短路
C.仅电阻R2断路
D.仅电阻R2短路
E.电路正常,各元件均完好
(2)为了进一步确定(1)中电路的具体情况,小明用一个阻值为R0的电阻替换电阻R1,仅通过电压表示数的变化情况就做出了判断。则所用电阻R0的阻值应 R1的阻值(选填“大于”“等于”或“小于”),理由是: 。
29.(2024秋•静安区期末)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源由几节干电池组成(即电源电压为1.5V的整数倍且保持不变),滑动变阻器标有“20Ω 2A”的字样,电压表只有0~3V挡完好,其余器材均完好。他连接电路,先将变阻器滑片移至连入阻值最大的一端,闭合开关,观察并记录两电表的示数,然后移动变阻器的滑片,当滑片移至某一位置时,两电表示数分别为2.5V、0.24A。他在实验过程中发现电流表的示数在0.20~0.28A间变化,电压表的示数在2.0~3.0V间变化。
(1)“用电流表、电压表测电阻”的实验原理是 。
(2)计算说明电压表并联的位置,并求出实验所用电源的电压U。(需写出解答过程)
(3)当两电表示数分别为2.5V、0.24A时,待测电阻Rx的阻值为 Ω。(精确到0.1Ω)
30.(2024秋•静安区期末)在如图所示的电路中,电源电压为U0,电阻R1的阻值、滑动变阻器R2连入电路的最大阻值均为R0。已知电路中仅有一处断路故障,且只发生在电阻R1、变阻器R2上。若对该电路进行一定的操作,可判断故障,请写出判断该电路故障所在的操作方法及判断结果。
操作方法: ;
判断结果: 。
31.(2024秋•崇明区期末)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合时,电路中发生故障,已知电路中仅有一处故障,且电路中故障只发生在电阻R1或R2上。
(1)若电路中的两个电表示数均不发生变化,则故障为 ;
(2)若电路中的两个电表示数均发生变化,则故障为 ;
(3)若电路中的两个电表仅有一个电表示数发生变化,请写出电流表A和电压表V的示数变化情况及对应的故障: 。
六.第六周(共4小题)
32.(2024秋•闵行区期末)电阻R1和R2的阻值规格均为2R0,电阻R3的阻值规格为R0。小王将R1和R2按如图所示方式连入电路中,闭合开关S,观察到电压表指针发生偏转;然后用R3替换R1,与替换前相比,电流表示数减小了I0。经过思考后,小王认为电路中存在故障。已知电路中的电源电压始终保持不变,3个电阻中只有1个电阻存在故障,请根据以上信息判断:
(1)电路中的故障可能是 。
(2)请写出替换后两电表示数及对应的故障。 。
33.(2024秋•嘉定区期末)如图小嘉在物理课上做“用电流表、电压表测电阻”实验,实验桌上有标有“20Ω 2A”和“5Ω 1A”的2个滑动变阻器可选。小嘉选取了一个滑动变阻器与待测电阻Rx、开关、电流表、电源(电压不变)正确串联,再将电压表并联在电路中。闭合开关,观察到两电表的示数分别为3.0伏和0.24安。移动滑片过程中,观察到两电表的指针偏转方向相反,移至某位置时,电压表示数突然增大为6.0V,电流表示数突然减小为0A。小嘉思考后,更换了另一个变阻器进行实验。闭合开关,滑片从变阻器一端移到另一端的过程中,观察到电压表示数的最大值如图所示。
(1)实验中所用电源的电压为 伏。
(2)更换变阻器前,电压表并联在 (选填“电源”“待测电阻Rx”或“滑动变阻器”)两端。
(3)分析计算当电压表为如图所示的示数时待测电阻Rx的电阻值。(精确到0.1欧)
34.(2024秋•长宁区期末)在如图(a)所示的电路中,电源电压为12伏且保持不变,电阻R1为定值电阻,滑动变阻器标有“20Ω 2A”字样,电流表A的示数为1.2安,电流表的表盘如图(b)所示。
(1)求此时变阻器R2接入电路的阻值。
(2)移动滑片,求电流表A的示数的最小值。
(3)将电流表A改接在干路中,再次移动滑片,发现电流表A示数的最大变化量与原来电流表A示数的最大变化量相同,求定值电阻R1允许的取值范围。
35.(2024秋•松江区期末)如图所示,均匀正方体甲和柱形薄壁容器乙置于水平地面上,它们的底面积分别为3S、S。已知正方体甲的质量为2千克,乙容器中盛有0.1米深的水。
①若甲的体积为1×10﹣3米3,求甲的密度ρ甲。
②求水对乙容器底部的压强p水。
③现有实心物体A(体积为2V)和B(体积为V),选择一个放在正方体甲上,另一个浸没在乙容器的水中(水不溢出),发现不论哪种方式,甲对地面压强的变化量与乙容器底部受到水的压强变化量均相等。求物体A、B的密度ρA、ρB。
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