2016年湖北省黄冈中学自主招生预录物理模拟试卷及参考答案(六)(理科实验班)

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2016年湖北省黄冈中学自主招生预录物理模拟试卷(六)(理科实验班)一、选择题(每小题只有1个选项符合题意,每小题3分,共30分)1.(3分)在一般情况下,单位时间内高温物体向低温物体传递的热量与两个物体的温差成正比.冬天的北方比较寒冷,房间内都有供暖系统.如果房外温度为﹣20℃,则房内温度为18℃;如果房外温度为﹣30℃,则房内温度为12℃.那么,房间暖气管的温度为()A.75℃B.70℃C.65℃D.60℃2.(3分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移动,电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速度和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为(设人的平均质量为60kg,g=10N/kg)()A.12人B.14人C.20人D.25人3.(3分)晚上,小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩.当把小灯笼移到发光面较大的吸顶灯正下方时(如图所示),会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子,关于这个影子的形状,图中正确的是()A.B.C.D.4.(3分)如图所示,一个圆柱状的轻质纸筒顺着一个倾斜的木板滑下,不考虑空气对它的作用力,关于纸筒在地面上的落点,下列说法中正确的是()A.在A点的左侧B.正好在A点C.在A点的右侧D.上述三种情况皆有可能5.(3分)两个横截面积不同的气缸连接在一起竖直放置,缸壁导热性能良好,活塞A、B与气缸间光滑接触其横截面积满足S A<S B.A、B间封闭着一定质量空气,且用一根细杆连接,从C处向气缸内注入适量水银,水银没有通过活塞A,这时两活塞均处于静止状态;今从C处设法取出少量水银后,两活塞又静止下来,则()A.缸内气体压强增大B.缸内气体压强减小C.缸内气体压强不变D.缸内气体压强不能确定6.(3分)三个相同的热源分布在一横放着的圆筒内,圆筒的侧壁和一个底部均绝热,另一个底部开口并被导热膜封住,用另两个导热膜在圆筒内隔出两个竖囱,从而将三个热源互相隔开并形成A、B、C三个独立单元区域,假设周围环境的温度恒定,并且传导的热功率与温差成正比,每个独立单元区域内空气的温度均匀,A、B、C三个独立单元区域的温度与周围环境的温度差分别为△t A,△t B和△t C,则△t A:△t B:△t C为()A.3:2:1 B.6:3:2 C.5:3:1 D.6:5:37.(3分)如图所示的电路中,当从A点流入的电流为1A时针对以下各种结论,下列A、B、C、D四种选项中正确的是()①AB间的总电阻为4Ω②通过R2的电流为0.8A③加在R5两端的电压为2V④R6的电功率为0.125W.A.①②B.②④C.①④D.①③④8.(3分)为了监督司机是否遵守限速规定,交管部门在公路上安装了周定测速仪.如图所示,汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来,测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号.第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s,第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.3s,若发出两次信号的时间间隔是1.1s,超声波的速度是340m/s,则()A.汽车接收到第一次信号时,距测速仪170mB.汽车接收到第二次信号时,距测速仪102mC.汽车的速度是34m/sD.汽车的速度是30.9m/s9.(3分)如图所示是一种游戏,叫蹦极.游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下.图中a点是弹性绳自然下垂时的位置,c点是游戏者所到达的最低点.对于游戏者由跳台至最低点的过程中,下列说法正确的是()A.游戏者的动能一直在增加B.游戏者减少的重力势能全部转化为动能C.游戏者通过a点之后,绳子具有弹性势能D.游戏者到c点时,他的势能为零10.(3分)如图所示,密度分布均匀的圆柱形棒的一端悬挂一个小铁块并一起浸入水中.平衡时棒浮出水面的长度是浸在水中长度的n倍.若水的密度为ρ,则棒的密度为()A.B.C.D.二、填空题(共4小题,每小题6分,满分24分)11.(6分)如图所示,有两本完全相同的书A、B,书重均为5牛,若将两本书等分成若干份后,交叉地叠放在一起置于光滑桌面上,并将书A固定不动,用水平向右的力F把书B匀速抽出,现测得一组数据如表:根据以上数据,试求:(1)若将书分成32份,力F应为;(2)该书任意两张纸之间的动摩擦因数为.12.(6分)如图A、B所示,平静的湖面上有两艘小船,绳的一端拴在甲船上,绕过乙船上的滑轮,站在船上或岸上的人用100N的力拉绳子的自由端.如果A、B图中甲船在20s内向右匀速移动了10m,同时乙船向左移动了4m,则A、B图中人拉绳子的功率分别为W与W.13.(6分)老鼠离开洞穴沿直线前进,它的速度与到洞穴的距离成反比,当它行进到离洞穴为10cm的甲处时速度为10cm/s,则行进到离洞穴为40cm的乙处时,速度是cm/s,从甲处到乙处需时s.14.(6分)如图所示,灯泡规格均相同,甲图中电压恒为6V,乙图中电压恒为12V.分别调节R1、R2使灯均正常发光,那么此时电路消耗的总功率之比P1:P2=,可变电阻接入电路中的电阻值之比R1:R2=.三、实验探究题(共2小题,满分12分)15.(4分)小明选用了如图1中的质量约600g 的金属皇冠模型,若能测出模型所受重力G模型、模型浸没在水中所受的浮力F浮,且知水的密度ρ水,就可以根据=,求出模型密度ρ模型(1)证明式子=成立.(2)现有足量的水和图2中的各种可选的器材,要利用=测出模型的密度,根据实验要求从器材A、B、C、D、E、F 中选择实验所必须的器材,并写出测模型密度的实验步骤及所需记录的数据.a.选择的器材(填代号):b.实验步骤及需要记录的数据:16.(8分)要测量一个阻值约为几百欧的电阻R x.实验室提供的器材有:电源(电压为3V)、学生用电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、学生用电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器R1和电阻箱R2(0~9999Ω5A)各一个,开关、导线若干.(1)小明用伏安法测量该电阻,如图是小明连接的电路.接通电路后,观察到电流表指针不偏转,示数为零,电压表示数为2V.请你判断:电路中哪一个元件发生了什么故障?答:;(2)在排除故障换用新元件后,经检查电路完好.闭合开关,逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小,电压表有示数,但电流表的指针几乎不偏转,电流太小的原因是.所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值.(3)请你帮助小明在实验室所提供的器材中选择合适的器材,设计实验方案测出该电阻的值.(a)画出实验电路图;(b)实验步骤:按图连接好电路;闭合S1调节滑动变阻器,使电压表显示合适的值;断开S1闭合S2,;读出电阻箱的阻值R.(c)写出待测电阻R x的表达式:.四、综合应用题(共2小题,满分14分)17.(6分)如图所示是一个水位高度控制装置的示意图,当水位到达高H时,水恰好顶起塞子A从出水孔流出,水位下降后,塞子A又把出水孔堵住,塞子A 底部是半径为r的半球,半球恰好塞入出水孔中.已知球的体积公式是V=,球表面面积公式是S球=4πr2,圆面积公式是S圆=πr2,水的密度为ρ,为满足水位高度自动控制的要求,塞子的质量应为多少?18.(8分)小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘.为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材,对原有的窗帘盒进行改造.(1)如图甲所示,小明在窗帘盒(上方的双虚线框)内安装了电动装置,电动装置通过拉绳拉着窗帘一起运动.改变通过微型电动机的电流方向,就可改变其转轴转动的方向,从而将窗帘打开或关闭.利用双刀双掷开关,可以实现电源对电动机供电电流方向的改变.请你在图甲右侧的虚线框内,完成电源、双刀双掷开关和接线柱间的电路连接.(2)电动机的转速一般很高,需要安装减速装置,如图乙所示.请说明减速装置的减速原理.(3)如表是所使用的微型电动机的部分数据.表格中,额定功率是“电动机在额定电压和额定电流下工作时的输出功率”,堵转电流是“在额定电压下,让电动机的转轴同定不动时的电流”.请根据表中的有关数据计算:①以额定功率运行时,该电动机的效率为多少?②电动机的额外功率主要由热损耗和机械损耗造成,请分别求出以额定功率运行时,该电动机的热损耗功率和机械损耗功率?③在图甲中,减速装置、飞轮、皮带、滑轮、拉绳共同构成了传动装置.已知每半边的窗帘滑轨长度为 1.5m,要求自动窗帘能够在6s内从完全关闭到完全打开.拉动半边窗帘时,挂钩和滑轨间的平均摩擦力为2N.则安装电动窗帘时,对传动装置的机械效率有何要求?2016年湖北省黄冈中学自主招生预录物理模拟试卷(六)(理科实验班)参考答案与试题解析一、选择题(每小题只有1个选项符合题意,每小题3分,共30分)1.(3分)在一般情况下,单位时间内高温物体向低温物体传递的热量与两个物体的温差成正比.冬天的北方比较寒冷,房间内都有供暖系统.如果房外温度为﹣20℃,则房内温度为18℃;如果房外温度为﹣30℃,则房内温度为12℃.那么,房间暖气管的温度为()A.75℃B.70℃C.65℃D.60℃【解答】解:由题知,单位时间内高温物体向低温物体传递的热量与两个物体的温差成正比,即Q=k△t,其中k为比例系数,与传递热量的物质有关;放设暖气管的温度为t,暖气管向房内放热时比例系数为k1,房内向房外放热时比例系数为k2;(1)如果房外温度为﹣20℃,则房内温度为18℃,则房间暖气管向房内放出的热量:Q1=k1△t1=k1(t﹣18℃),房内向房外放出的热量:Q2=k2△t2=k2[18℃﹣(﹣20℃)]=k2×38℃,为了使得房内温度恒定,则Q1=Q2,否则房内温度要么升高、要么降低;则有:k1(t﹣18℃)=k2×38℃﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①(2)如果房外温度为﹣30℃,则房内温度为12℃,则房间暖气管向房内放出的热量:Q3=k1△t3=k1(t﹣12℃),房内向房外放出的热量:Q4=k2△t4=k2[12℃﹣(﹣30℃)]=k2×42℃,为了使得房内温度恒定,则Q3=Q4,则有:k1(t﹣12℃)=k2×42℃﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②①式÷②式可得:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③解得t=75℃.故选A.2.(3分)某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速度向斜上方移动,电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A,若载人时扶梯的移动速度和不载人时相同,则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为(设人的平均质量为60kg,g=10N/kg)()A.12人B.14人C.20人D.25人【解答】解:维持扶梯运转的功率:P0=UI=380V×5A=1900W=1.9kW,=4.9kW电动机的最大输出功率为P最大可用于输送顾客功率:﹣P0=4.9kW﹣1.9kW=3kW,△P=P最大输送一个人的功率:P=Gvsin30°=mgvsin30°=60kg×10N/kg×0.4m/s×sin30°=120W,同时乘载的最多人数:n===25(人)故选D.3.(3分)晚上,小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩.当把小灯笼移到发光面较大的吸顶灯正下方时(如图所示),会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子,关于这个影子的形状,图中正确的是()A.B.C.D.【解答】解:发光面较大的吸顶灯的光被灯笼遮挡后,在后边形成一个黑色的区域,叫做影子,即灯笼影子,是光的直线传播形成的,因为吸顶灯的面积较大,所以在灯笼影子的边缘是光线较暗的半影区,中间是没有光线的全影区,所以C符合时间情况.故选C.4.(3分)如图所示,一个圆柱状的轻质纸筒顺着一个倾斜的木板滑下,不考虑空气对它的作用力,关于纸筒在地面上的落点,下列说法中正确的是()A.在A点的左侧B.正好在A点C.在A点的右侧D.上述三种情况皆有可能【解答】解:由图可知,当圆柱状的轻质纸筒顺着倾斜的木板上滚下时,离开木板后,由于惯性会保持原来运动状态,同时由于受到重力的作用,其运动方向会略有改变,所以纸筒落在A点的右侧,故C正确.故选C.5.(3分)两个横截面积不同的气缸连接在一起竖直放置,缸壁导热性能良好,活塞A、B与气缸间光滑接触其横截面积满足S A<S B.A、B间封闭着一定质量空气,且用一根细杆连接,从C处向气缸内注入适量水银,水银没有通过活塞A,这时两活塞均处于静止状态;今从C处设法取出少量水银后,两活塞又静止下来,则()A.缸内气体压强增大B.缸内气体压强减小C.缸内气体压强不变D.缸内气体压强不能确定【解答】解:两活塞组成的系统受到竖直向上的大气压力与水银竖直向下的压力作用,大气压不变、活塞横截面积不变,大气压对活塞的支持力不变,取出少量水银后,水银对系统的压力变小,系统所受的合力向上,系统向上移动,封闭气体的体积V减小,环境温度不变,封闭气体温度不变,气体发生等温变化,气体体积V减小,由玻意耳定律:pV=C可知,气体压强p变大,故A正确,BCD错误.故选A.6.(3分)三个相同的热源分布在一横放着的圆筒内,圆筒的侧壁和一个底部均绝热,另一个底部开口并被导热膜封住,用另两个导热膜在圆筒内隔出两个竖囱,从而将三个热源互相隔开并形成A、B、C三个独立单元区域,假设周围环境的温度恒定,并且传导的热功率与温差成正比,每个独立单元区域内空气的温度均匀,A、B、C三个独立单元区域的温度与周围环境的温度差分别为△t A,△t B和△t C,则△t A:△t B:△t C为()A.3:2:1 B.6:3:2 C.5:3:1 D.6:5:3【解答】解:设发热功率均为P,则:A:k(△t A﹣△t B)=P,即A的散热功率等于发热功率.B:k(△t B﹣△t C)=P+k(△t A﹣△t B),即B的散热功率等于自身的发热功率与A 的散热功率之和.C:k(△t C)=P+k(△t B﹣△t C),即C的散热功率等于自身的发热功率与B的散热功率之和.整理得:△t A=2△t C3△t B=5△t C即得:△t A:△t B:△t C=6:5:3故选D.7.(3分)如图所示的电路中,当从A点流入的电流为1A时针对以下各种结论,下列A、B、C、D四种选项中正确的是()①AB间的总电阻为4Ω②通过R2的电流为0.8A③加在R5两端的电压为2V④R6的电功率为0.125W.A.①②B.②④C.①④D.①③④【解答】解:因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,右侧R3、R6、R9三电阻串联时的总电阻:R369=R3+R6+R9=1Ω+2Ω+1Ω=4Ω,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,右侧R3、R6、R9三电阻串联后,再与R5并联时的总电阻:R3569===2Ω,依此类推可知,AB间的总电阻为4Ω,故①正确;因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由I=可得,通过R2和R4的电流相等,通过R3和R5的电流相等,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2和R4的电流都为0.5A,通过R3和R5的电流都为0.25A,故②错误;加在R5两端的电压:U5=I5R5=0.25A×4Ω=1V,故③错误;R6的电功率:P6=I32R6=(0.25A)2×2Ω=0.125W,故④正确,综上可知,C正确,ABD错误.故选C.8.(3分)为了监督司机是否遵守限速规定,交管部门在公路上安装了周定测速仪.如图所示,汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来,测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号.第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s,第二次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.3s,若发出两次信号的时间间隔是1.1s,超声波的速度是340m/s,则()A.汽车接收到第一次信号时,距测速仪170mB.汽车接收到第二次信号时,距测速仪102mC.汽车的速度是34m/sD.汽车的速度是30.9m/s【解答】解:(1)由v=得:汽车接收到第一次信号时,汽车距测速仪:s1=v声t1=340m/s×0.25s=85m;(2)汽车接收到第二次信号时,汽车距测速仪:s2=v声t2=340m/s×0.15s=51m;(3)因此汽车在两次信号的间隔过程中,行驶了:s′=s1﹣s2=85m﹣51m=34m;这34m共用了:t′=△t﹣t1+t2=1.1s﹣0.25s+0.15s=1s,所以汽车的车速为:v′===34m/s.综上所述,ABD错误,C正确.故选C.9.(3分)如图所示是一种游戏,叫蹦极.游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下.图中a点是弹性绳自然下垂时的位置,c点是游戏者所到达的最低点.对于游戏者由跳台至最低点的过程中,下列说法正确的是()A.游戏者的动能一直在增加B.游戏者减少的重力势能全部转化为动能C.游戏者通过a点之后,绳子具有弹性势能D.游戏者到c点时,他的势能为零【解答】解:A、在到达a点之间,游戏者的重力势能转化为动能,动能逐渐增加;在到达a,c点之间的某一点,重力等于弹力之后,动能才会减小,故整个过程中,动能是先增加后减小,故A说法错误;B、从跳台至a点的过程中,减小的重力势能全部转化为动能;从a点至c点的过程,弹力逐渐增大,当重力与弹力相等以后减少的重力势能全部转化为弹性势能;故B错误;C、游戏者通过a点后,绳子逐渐被拉长,具有弹性势能,故C说法正确;D、游戏者到达C点时由于还具有一定的高度,所以势能不为零,故D说法错误.故答案为:C.10.(3分)如图所示,密度分布均匀的圆柱形棒的一端悬挂一个小铁块并一起浸入水中.平衡时棒浮出水面的长度是浸在水中长度的n倍.若水的密度为ρ,则棒的密度为()A.B.C.D.【解答】解:设棒的横截面积为S,水中的棒长度为L,则露出的长度为nL,整个棒的长度为(n+1)L,如图所示:由ρ=可得,棒的质量:m棒=ρ棒V棒=ρ棒S(n+1)L,棒的重力:G棒=m棒g=ρ棒S(n+1)Lg,棒受到的浮力:F浮=ρgV排=ρgSL,由相似三角形对应边成比例可得:===n+1,以C为支点,A是棒的重心(即棒的中心),由杠杆的平衡条件可得:G棒×CE=F浮×CD,即ρS(n+1)Lg×CE=ρgSL×CD,棒=ρ=×ρ=×ρ=ρ.则ρ棒故选C.二、填空题(共4小题,每小题6分,满分24分)11.(6分)如图所示,有两本完全相同的书A、B,书重均为5牛,若将两本书等分成若干份后,交叉地叠放在一起置于光滑桌面上,并将书A固定不动,用水平向右的力F把书B匀速抽出,现测得一组数据如表:根据以上数据,试求:(1)若将书分成32份,力F应为94.5N;(2)该书任意两张纸之间的动摩擦因数为0.3.【解答】解:(1)对表中数据分析可知:将书分成四份时,力F比前一次增加6N,将书分成8份时,力F比前一次增加12N,由此可知,每这样分一次,增加的力是上次增加的力的2倍,故将书分成32份,力F应比前一次增加48N.故F=46.5N+48N=94.5N,所以将书分成32份,力F应为94.5N.(2)以分成2份为例,对书B列方程有:F=μmg+μmg+μ•mg=3μmg=3μG,所以动摩擦因数μ===0.3.故答案为:94.5N;0.3.12.(6分)如图A、B所示,平静的湖面上有两艘小船,绳的一端拴在甲船上,绕过乙船上的滑轮,站在船上或岸上的人用100N的力拉绳子的自由端.如果A、B图中甲船在20s内向右匀速移动了10m,同时乙船向左移动了4m,则A、B图中人拉绳子的功率分别为140W与90W.【解答】解:(1)甲船向右移动了10m,乙船向左移动了4m,以甲为参照物乙向左移动了10m+4m=14m,有两段绳子拉乙船,故绳子自由端总共移动s=14m×2=28m;故人拉绳子的功率P====140W;(2)如果乙船不动,滑轮为定滑轮,甲船向右移动了10m,则绳子自由端会移动10m;如果甲船不动,乙船动,则滑轮为动滑轮,乙船向左移动了4m,则绳子自由端会移动8m;现在两船都动,故绳子自由端总共移动18m;故人拉绳子的功率P====90W.故答案为:140;90.13.(6分)老鼠离开洞穴沿直线前进,它的速度与到洞穴的距离成反比,当它行进到离洞穴为10cm的甲处时速度为10cm/s,则行进到离洞穴为40cm的乙处时,速度是 2.5cm/s,从甲处到乙处需时7.5s.【解答】解:根据题意得:v1=k,v2=k,所以行进到离洞穴为40cm的乙处的速度:v2=k===2.5cm/s;做出﹣s图象,图象与横轴所围的“面积”等于时间,由几何知识求出老鼠从甲处到乙处所需的时间,t=(+)(s2﹣s1)=(+)(s2﹣s1)====7.5s.故答案为:2.5;7.5.14.(6分)如图所示,灯泡规格均相同,甲图中电压恒为6V,乙图中电压恒为12V.分别调节R1、R2使灯均正常发光,那么此时电路消耗的总功率之比P1:P2= 1:1,可变电阻接入电路中的电阻值之比R1:R2=1:4.【解答】解:(1)两灯泡规格相同且正常发光,甲图中两灯泡并联,干路电流为:I1=2I额;乙图两灯泡串联,电路中电流为:I2=I额;所以,此时电路消耗的总功率之比:===1:1;(2)由题意可知,乙图两灯泡的电压是甲图灯泡电压的2倍,又知乙图电源电压也是甲图电源电压的2倍,所以,结合串联电路的电压特点可得:U总=U L+U1=6V,U总′=2U L+U2=12V;∵U总′=2U总,∴2U L+U2=2×(U L+U1),化简可得U2=2U1,即电阻R1和电阻R2的电压之比为U1:U2=1:2;又知电路电流之比为I1:I2==2:1;根据欧姆定律可得:R1=,R2=,∴R1:R2====1:4;故答案为:1:1;1:4.三、实验探究题(共2小题,满分12分)15.(4分)小明选用了如图1中的质量约600g 的金属皇冠模型,若能测出模型所受重力G模型、模型浸没在水中所受的浮力F浮,且知水的密度ρ水,就可以根据=,求出模型密度ρ模型(1)证明式子=成立.(2)现有足量的水和图2中的各种可选的器材,要利用=测出模型的密度,根据实验要求从器材A、B、C、D、E、F 中选择实验所必须的器材,并写出测模型密度的实验步骤及所需记录的数据.a.选择的器材(填代号):b.实验步骤及需要记录的数据:【解答】解:(1)证明:对于物体而言,其重力可以表示为G模型=ρ模型gV模型①同时,当模型完全浸没在水里时,其受到的浮力可以表示为:F浮=ρ水gV排②又由于完全浸没于水中,所以V模型=V排③由①②③式可得(①式除以②式,约掉g和V):=,故命题成立.(2)a.选用的器材:B、F;b.实验步骤:①先用弹簧测力计测出模型的重力,记为F1.②将水槽中倒入适量的水,将模型悬挂在弹簧测力计上,再将模型完全浸没在水中,稳定后记录下此时弹簧测力计的读数F2.③模型的密度可以表示为:ρ模型=ρ水.16.(8分)要测量一个阻值约为几百欧的电阻R x.实验室提供的器材有:电源(电压为3V)、学生用电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、学生用电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器R1和电阻箱R2(0~9999Ω5A)各一个,开关、导线若干.(1)小明用伏安法测量该电阻,如图是小明连接的电路.接通电路后,观察到电流表指针不偏转,示数为零,电压表示数为2V.请你判断:电路中哪一个元件发生了什么故障?答:电流表短路;(2)在排除故障换用新元件后,经检查电路完好.闭合开关,逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小,电压表有示数,但电流表的指针几乎不偏转,电流太小的原因是待测电阻阻值太大.所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值.(3)请你帮助小明在实验室所提供的器材中选择合适的器材,设计实验方案测出该电阻的值.(a)画出实验电路图;(b)实验步骤:按图连接好电路;闭合S1调节滑动变阻器,使电压表显示合适的值;断开S1闭合S2,保持滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表示数与闭合S1时相同;读出电阻箱的阻值R.(c)写出待测电阻R x的表达式:R x=R.【解答】解:(1)接通电路,电流表指针不偏转,示数为零,而电压表示数为2V,说明电流表被短路.(2)由于电源电压为3V,而电阻Rx的阻值大约为几百欧,根据欧姆定律电路中的电流太小.(3)(a)可以应用等效法测待测电阻阻值,待测电阻与电阻箱并联,实验电路图如图所示:(b)实验步骤:按图连接好电路;闭合S1调节滑动变阻器,使电压表显示合适的值;断开S1闭合S2,保持滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表示数与闭合S1时相同;读出电阻箱的阻值R.(c)写出待测电阻R x的表达式:R x=R.故答案为:(1)电流表短路;(2)待测电阻阻值太大;(3)(a)如图所示;(b)保持滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表示数与闭合S1时相同;(c)R x=R.四、综合应用题(共2小题,满分14分)17.(6分)如图所示是一个水位高度控制装置的示意图,当水位到达高H时,水恰好顶起塞子A从出水孔流出,水位下降后,塞子A又把出水孔堵住,塞子A 底部是半径为r的半球,半球恰好塞入出水孔中.已知球的体积公式是V=,球表面面积公式是S球=4πr2,圆面积公式是S圆=πr2,水的密度为ρ,为满足水位高度自动控制的要求,塞子的质量应为多少?【解答】解:假设半球下表面处全部为液体,则半球受到的浮力F浮方向竖直向上,由阿基米德原理可知,F浮=ρgV排=ρgV半球=ρg××πr3=ρgπr3;由p=可知,半球下表面受到的液体压力:F下=p下S圆=p液S圆=ρgH×πr2,方向竖直向上,F上表面=F下表面+F浮=πr2ρgH+ρgπr3,半球恰好塞入出水口中,所以塞子的重力G=F上表面=πr2ρgH+ρgπr3,塞子的质量应为m===πr2ρH+ρπr3=ρπr2(H+r).答:塞子的质量应为ρπr2(H+r).18.(8分)小明自己设计并动手将房间里的窗帘改成电动窗帘.为此他购置了微型电动机及减速装置、电源、双刀双掷开关、滑轮、皮带、拉绳等器材,对原有的窗帘盒进行改造.。