23．（8分）（2013•日照）

（1）图1是“测量水平运动物体所受的滑动摩擦力”的实验装置图；实验时在水平桌面上用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块，使其作匀速直线运动，弹簧测力计示数如图16所示；由　二力平衡　知识可知，木块所受的滑动摩擦力为　2.8　N．

（2）在“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关时”，李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想；张华同学提出来“滑动摩擦力的大小可能与接触面所受的压力有关”的猜想．图2是他们进行探究实验的实验装置图．

①李丽同学为了完成他自己的探究应该按　甲、丙　两个图所示的方案进行．

②张华选用正确的实验装置进行实验，得到的实验数据见下表；请根据表中记录的数据，在答题卡中的坐标系中作出摩擦力的大小Ff与接触面受到的压力大小FN之间的关系图象；根据图象可以得出Ff与FN的关系是　成正比　；

（3）“滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积有关呢？”张华将图甲中的木块侧放在水平木板上，用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，发现弹簧测力计的读数和图甲的示数一样，得出“滑动摩擦力的大小和接触面积的大小无关”的结论．而李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后，用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动，发现弹簧测力计的读数为图甲中示数的一半，得出“滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关”的结论．你认为　小丽　的结论是错误的；错误的原因　实验中没有保持压力不变　．

考点： 探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验．

专题： 探究型实验综合题．

分析： （1）做匀速直线运动的物体受到的力平衡力，此实验的思路是让木块保持匀速直线运动．利用二力平衡的条件，通过弹簧测力计的示数来得到摩擦力的大小．弹簧测力计的读数，观察每一个大格和每一个小格代表的示数，从小数字读向大数字；

（2）①要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度之间的关系，需保持压力大小相同，根据图中给出的条件选择；

②根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来．分析图象的特点，得出结论；

（3）要探究滑动摩擦力与接触面积的关系，需使压力大小和接触面的粗糙程度相同，分析其是否控制了变量．

解答： 解：（1）用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块，使其作匀速直线运动，所以拉力和摩擦力是一对平衡力，摩擦力大小等于拉力．

由图知，测力计的分度值为0.1N，所以其示数为2.8N．由二力平衡条件得，摩擦力也为2.8N．

（2）①李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”，所以需控制压力大小这个变量，改变接触面的粗糙程度，甲丙两图中压力相同，接触面的粗糙程度不同，所以应选择甲丙两图进行实验．

②根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来．如图所示：

由图象知，接触面的粗糙程度相同，摩擦力与压力大小成正比．

（3）李丽将图甲中的木块沿竖直方向截去一半后，这样压力大小也会变为一半，没有保持压力大小不变，所以得出的结论是错误的．

故答案为：（1）二力平衡；2.8；（2）①甲、丙；②见上图；成正比；（3）李丽；实验中没有保持压力不变．

点评： 能否正确使用控制变量法进行分析实验是解答此题的关键，同时要学会利用二力平衡的条件间接测出摩擦力的方法．此题还考查了有关测力计的读数及图象的画法．

24．（8分）（2013•日照）为进一步研究电现象与磁现象之间的联系，小明利用身边的实验器材做了下面的探究：

（1）小明利用如图所示的实验装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”；闭合开关后，铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路；小明讲实验中观察得到的现象记录在表中．

①实验中，小明通过观察　电流表指针是否偏转　来判断电路中是否有感应电流？

②比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与　导体运动的方向 有关．

③比较实验　2、6（或3、7）　可知：在导体运动方向不变时，感应电流方向与磁场方向有关．

④小明分析得出，产生感应电流的条件是：　闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动　．

（2）小明在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，设计的部分电路如图乙所示，请根据要求在答题卡上用笔画线代替导线将图中的电路补充完整．

要求：

①小磁针的指向满足如图所示的方向；

②滑动变阻器的滑片向A段移动后，通电螺线管的磁性减弱；

③原有导线不得更改．

考点： 探究电磁感应现象的实验；通电螺线管的磁场．

专题： 探究型实验综合题．

分析： （1）①电流是看不到的，要通过电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流．

②通过比较数据中的相同点和不同点，来得出电流方向的变化时由哪个因素引起的；

③要找到导体运动方向不变而磁场方向改变的一组数据；

④掌握产生感应电流的条件．通过比较产生感应电流的情况和未产生感应电流的情况作比较得出；

（2）将螺线管、滑动变阻器串联在电路中．滑动变阻器要接一上一下．

根据螺线管中电流的方向判断出螺线管的NS极，根据磁体间的相互作用判断出小磁针的偏转方向．在连接滑动变阻器时，滑片与下面接线柱距离越远，电阻值越大．

解答： 解：（1）①小明通过观察电流表的指针是否偏转来判断电路中是否有电流．

②由2和3（或6和7）知，磁场方向相同，导体的运动方向不同，电流表指针的偏转方向不同，说明感应电流的方向与导体运动的方向有关．

③由表格中数据知，2和6或3和7的导体运动方向相同，磁场方向不同，电流表指针的偏转方向也不同，说明明感应电流的方向与磁场的方向有关．

④由表格中数据知，当开关断开时，不会有电流产生；若导体向上运动或向下运动时，不切割磁感线，此时电路中也没有电流，可得产生感应电流的条件是：闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动．

（2）将螺线管的另一个接线柱与电源的正极相连．此时螺线管电流方向向下，由右手螺旋定则得，螺线管的右侧是N极，左侧是S极，吸引小磁针的N极，小磁针N极向右．

滑动变阻器的滑片向A段移动后，通电螺线管的磁性减弱，所以电阻值变大，所以滑动变阻器应接下面的B接线柱．如图所示：

故答案为：（1）①电流表指针是否偏转；②导体运动的方向；③2、6（或3、7）；④闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动；（2）见上图．

点评： 本题考查电磁感应现象，知道产生感应电流的条件和影响感应电流的方向的因素．要特别理解好切割的含义，同时考查了有关滑动变阻器的接法及通电螺线管磁场的判定．

四、计算题（本大题包括3小题，共22分．解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分）

25．（6分）（2013•日照）日照是个美丽的海滨城市，这里有“蓝天、碧海、金沙滩”；每年夏天有很多的中外游客慕名前来观光游玩，如图是可供游客在海上游玩时的一种旅游观光艇，此观光艇的质量为900kg，在海上航行的最大速度为36km/h，最多可载的游客数量为20人，如果海水的密度取1.0×103kg/m3，g=10N/kg，求

（1）观光艇以最大航速行驶2小时的路程是多少米？

（2）该观光艇在水面下50cm深处有一个面积为20cm2的小零件，求小零件受到的海水的压力是多少？

（3）假设每位乘客的平均质量为60kg，观光艇满载乘客时，此时浸入水中的体积多大？

考点： 速度公式及其应用；压力及重力与压力的区别；液体的压强的计算；阿基米德原理．

专题： 长度、时间、速度；压强、液体的压强；浮力．

分析： （1）已知路程与最大航速，由速度公式的变形公式s=vt可以求出2h的路程．

（2）利用p=ρgh求出小零件受到的海水的压强，再利用p=求得小零件受到的海水的压力．

（3）知道观光艇的质量，求出总质量，利用重力公式求人艇总重，再利用漂浮条件求观光艇满载乘客时，所受水的浮力，再利用F浮=ρgV排求出浸入水中的体积．

解答： 解：（1）∵v=，

∴观光艇的路程：

s=vt=36km/h×2h=72km=7.2×104m；

（2）小零件受到海水的压强为

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa；

∵p=，

∴零件受到的海水的压力：

F=pS=5×103Pa×20×10﹣4m2=10N．

（3）观光艇满载时的总重力为

G总=m总g=（60×20+900）kg×10N/kg=2.1×104N；

观光艇满载时受到的浮力为

F浮=G总=2.1×104N；

∵F浮=ρgV排，

∴满载时浸入的体积：

V排===2.1m3．

答：（1）观光艇以最大航速行驶2小时的路程是7.2×104m；

（2）小零件受到的海水的压力是10N；

（3）此时浸入水中的体积为2.1m3．

点评： 本题考查了学生对速度公式、重力公式、漂浮条件的掌握和运用，是一道力学综合计算题．要求灵活运用所学公式及其变形公式求解．

26．（6分）（2013•日照）如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R1的阻值为20Ω．当断开开关S1和S2，闭合开关S3时，电流表的示数为0.50A；当断开开关S2，闭合开关S1、S3时，电流表的示数为0.90A．求：

（1）电阻R2的阻值．

（2）断开开关S1和S3，闭合开关S2时，加在电阻R1两端的电压．

考点： 欧姆定律的应用；并联电路的电流规律；电阻的串联．

专题： 计算题；欧姆定律．

分析： （1）当断开开关S1和S2，闭合开关S3时，R2断路，电路中只有电阻R1，电流表测量的是通过电阻R1的电流，知道电阻R1的阻值可利用公式U=IR计算出电源电压．当断开开关S2，闭合开关S1和S3时，电阻R1和R2并联，电流表测量的是干路中的总电流，则由并联电路的电流规律可得出通过电阻R2的电流，再利用公式R=计算出电阻R2的阻值．

（2）断开开关S1和S3，闭合开关S2时，电阻R1和R2串联，利用串联电路电阻的特点计算出电路中的总电阻，可利用公式I=计算出电路中的电流，知道电阻R1的阻值，再利用公式U=IR计算出电阻R1两端的电压．

解答： （1）当断开开关S1和S2，闭合开关S3时，电路中只有电阻R1，而I1=0.50A，R1=20Ω，

∴电源电压为：U=I1R1=0.50A×20Ω=10V．

断开开关S2，闭合开关S1和S3时，电阻R1和R2并联，电流表测量的是干路中的总电流，而I=0.90A，

∴通过电阻R2的电流为：I2=I﹣I1=0.90A﹣0.50A=0.40A，

电阻R2的阻值为：R2===25Ω．

（2）断开开关S1和S3，闭合开关S2时，电阻R1和R2串联，

∵R1=20Ω，R2=25Ω，

∴电路中的总电阻为：R=R1+R2=20Ω+25Ω=45Ω，

电路中的电流为：I串===A，

则电阻R1两端的电压为：U1=I串 R1=A×20Ω≈4.4V．

答：（1）电阻R2的阻值为25Ω．

（2）断开开关S1和S3，闭合开关S2时，加在电阻R1两端的电压为4.4V．

点评： 本题考查欧姆定律及串并联电路的特点，解答本题的关键明确S1、S2断开，S3闭合时及S1断开，S2、S3闭合时两种电路的状态．

27．（10分）（2013•日照）随着城市化建设的发展，许多家庭都住进了高楼大厦，小丽家住进新楼后，为了淋浴的方便，购置了一款某型号的电热水器（其铭牌见下表），安装在卫生间的墙上．小丽在使用过程中发现：

（1）注满水的电热水器，在额定电压下连续加热40min，热水器上的温度示数由22℃上升到46.2℃．已知水的比热容为4.2×103J/（kg．℃），水的密度为1.0×103kg/m3，求此过程中电热水器的热效率．

（2）该热水器在某时间段使用时，20min内产生的热量为2.4×106J，求通过电热水器的电流和它工作的实际电压．

（3）防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻，电热水器经防电墙处理后，使人体承受的电压不高于20V，保证异常漏电情况下，接触热水器的人的安全．如图所示，若人体的最大电阻为20MΩ，试求防电墙的电阻．

考点： 电功与热量的综合计算；密度公式的应用；串联电路的电流规律；串联电路的电压规律；欧姆定律的应用；焦耳定律的计算公式及其应用．

专题： 计算题；电路和欧姆定律；电能和电功率；电和热综合题．

分析： （1）根据密度公式求出水箱中水的质量，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量，额定电压下电热水器加热时的功率和额定功率相等，根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=×100%求出此过程中电热水器的热效率；

（2）根据P=求出电热水器的电阻，再根据焦耳定律求出通过热水器的电流，利用欧姆定律求出工作的实际电压；

（3）在异常漏电的情况下，人体与防电墙串联，根据串联电路的电压特点求出防电墙的电压，利用串联电路的电流特点建立等式即可求出防电墙的电阻．

解答： 解：（1）根据ρ=可得，水箱中水的质量：

m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3=50kg，

水箱中的水吸收的热量：

Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（46.2℃﹣22℃）=5.082×106J，

水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗的电能：

W=Pt=2420W×40×60s=5.808×106J，

电热水器加热时的热效率：

η=×100%=×100%=87.5%；

（2）根据P=可得，电热水器的电阻：

R===20Ω，

根据Q=I2Rt可得，通过热水器的电流：

I===10A，

根据欧姆定律可得，工作的实际电压：

U=IR=10A×20Ω=200V；

（3）在异常漏电的情况下，人体与防电墙串联，

∵串联电路中总电压等于各分电压之和，

∴防电墙的电压：

U墙=U﹣U人=220V﹣20V=200V，

∵串联电路中各处的电流相等，

∴=，即=，

解得：R墙=20MΩ．

答：（1）此过程中电热水器的热效率为87.5%；

（2）通过电热水器的电流为10A，它工作的实际电压为200V；

（3）防电墙的电阻为200MΩ．

点评： 本题考查了电功和热量的综合计算，涉及到密度公式、吸热公式、电功公式、效率公式、焦耳定律和欧姆定律以及串联电路特点的应用，综合性强，难度较大

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