三、实验探究题（本题共3小题，21题4分，22题5分，23题5分，共14分）

21．（4分）（2013•威海）为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验．用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值，并用钟表记录加热时间．实验数据记录如下表．

（1）在实验过程中控制加热时间相同，通过比较　升高的温度（或温度升高的多少等）　来研究水和食用油吸热能力的差异．

（2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给　水　加热更长的时间，此时水吸收的热量　大于　（选填“大于”或“小于”或“等于”）食用油吸收的热量．

（3）通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用　比热容　这个物理量来描述．

考点： 控制变量法与探究性实验方案；比热容的概念．

专题： 比热容、热机、热值．

分析： （1）实验中采用了转换法，通过观察液体温度的变化来研究水和食用油的吸热能力．

（2）两个相同的酒精灯对其加热，加热时间多，放出的热量就多，相应受热物质吸收的热量就多．

（3）不同的物质吸热能力不同，物质的这种特性用比热容来描述．

解答： 解：（1）在实验过程中控制加热时间相同，通过比较升高的温度（或温度升高的多少等）来研究水和食用油吸热能力的差异．

（2）在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间．因为选用相同的酒精灯加热，所以加热时间长的吸收的热量多．即水吸收的热量大于食用油吸收的热量．

（3）通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，此实验中，水的吸热能力强于是食用油的吸热能力，物质的这种特性用比热容这个物理量来描述．

故答案为：（1）升高的温度（或温度升高的多少等）；（2）水；大于； （3）比热容．

点评： 此题考查了我们对于实验数据的分析能力，考查了对比热容这一物理量的理解，我们要能够根据相关的实验数据得出我们需要的知识，并能够将这些知识应用于生活．

22．（5分）（2013•威海）在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：

导体的电阻可能与①导体的长度有关、②导体的横截面积有关、③导体的材料有关．

实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示．

（1）按照图1所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察　电流表示数　来比较导体电阻的大小．

（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号　A、B　两根电阻丝分别接入电路进行实验．

（3）分别将A和D两电阻丝接入图1电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟　材料　有关．

（4）要进一步研究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图2所示．但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差　偏大　，解决这一问题的措施是　电流表改用小量程　．

考点： 影响电阻大小的因素．

专题： 探究题．

分析： （1）电流表串联在电路中，电源电压一定，导体电阻越大，电路电流越小，导体电阻越小，电路电流越大，可以通过电流表示数大小判断导体电阻大小．

（2）（3）根据控制变量法的要求，根据实验目的或实验现象分析答题；

（4）用电流表测电路电流时，要选择合适的量程，量程过大，会使读数误差增大．

解答： 解：（1）在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小．

（2）要验证猜想①导体的长度有关，应控制导体材料与横截面积相同而长度不同，由表中数据可知，应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验．

（3）由表中数据可知，A、D两电阻丝的长度、横截面积相同而材料不同，将A和D两电阻丝接入图1电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此可知：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟材料有关．

（4）由图2所示电流表可知，电流表指针偏转过小，电流表读数误差较大，会增大实验误差，使实验误差偏大；电流表换用小量程，可以减小读数误差，从而减小实验误差．

故答案为：（1）电流表示数；（2）A、B； （3）导体的材料；（4）偏大；电流表改用小量程．

点评： 本题考查了影响导体电阻因素的实验，应用控制变量法是正确解题的关键．

23．（5分）（2013•威海）小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验．请你根据小明的实验探究回答下列问题．

（1）在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与　液体密度　的关系；根据A与E两图所标的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力为　2.4　N．

（2）小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关．对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而　增大　，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度　无关　．

（3）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为　1.2×103　kg/m3．

考点： 探究浮力大小的实验．

专题： 探究题．

分析： （1）掌握影响浮力大小的因素，判断两图中改变的量和不变的量，得出影响浮力的因素；

（2）根据公式F浮=ρ液gV排分析浮力与V排的关系；

（3）根据F浮=G﹣F计算出在水中和盐水中受到的浮力，根据V排=计算出物体的体积，根据ρ液=计算出盐水的密度；

或根据在水中和在盐水中排开液体的体积相等列出关系式求出盐水的密度．

解答： 解：（1）C与E两图，排开液体的体积不变，液体的密度不同，所以是研究浮力与液体密度的关系；

F浮=G﹣F=8N﹣5.6N=2.4N，所以在盐水中受到的浮力为2.4N；

（2）由F浮=ρ液gV排得，浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度无关；

（3）由AD知，浸没在水中时的浮力F浮=8N﹣6N﹣2N；

由题意知，在水和盐水中排开液体的体积相等，则：

=

代入数据得：

=

解得：ρ盐水=1.2×103kg/m3．

故答案为：（1）液体密度；2.4；（2）增大； 无关；（3）1.2×103．

点评： 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用，同时考查了有关浮力公式的应用，在（3）中确定V排相等是解决此题的关键．

四、综合计算题（本题共3小题，24题4分、25题6分，26题6分，共16分．要求写出必要的文字说明、单位，重要的公式及主要的运算过程，只写出结果的不能得分）

24．（4分）（2013•威海）一台电热水器的铭牌上标有“220V 3000W“字样，其中装有50kg的水，将这些水从20℃加热到30℃．求：

（1）这些水从20℃加热到30℃需要吸收的热量[已知：c水=4.2×103J/（kg•℃）]．

（2）为了加热这些水，电热水器正常工作15min所产生的热量．

考点： 电功与热量的综合计算．

专题： 计算题；电和热综合题．

分析： （1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm（t﹣t0）求水吸收的热量；

（2）电热水器正常工作，实际功率等于额定功率，利用Q=W=Pt求电热水器正常工作15min所产生的热量．

解答： 解：（1）水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）

=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（30℃﹣20℃）

=2.1×106J；

（2）t=15min=900s，

当电热水器正常工作时，P=P额=3000W，

则电热水器正常工作15min所产生的热量：

Q放=W=Pt=3000W×900s=2.7×106J．

答：（1）水吸收的热量是2.1×106J；

（2）电热水器正常工作15min所产生的热量2.7×106J．

点评： 本题为热学、电学综合题，考查了学生对吸热公式Q吸=cm（t﹣t0）、电流做功产生热量公式Q放=W=Pt的掌握和运用，是一道较为简单的计算题．

25．（6分）（2013•威海）人们常用“冰山一角”来形容事物显露出来的仅仅是其很小的一部分，更多的还隐藏在表面现象之下．事实上，冰山浮在海水中的确只露“一角”（如图1所示）．

请解答下列问题：（已知：g取10N/kg 海水的密度取ρ海水=1×103㎏/m3冰的密度ρ冰=0.9×103㎏/m3）．

（1）若有一座冰山其露出海面的体积是2000m3，那么这座冰山的总体积为多少？

（2）南极考察中使用的海洋破冰船，自身的重力为1.8×107N．如图2所示，当船冲到冰面上时，船重的三分之二压在冰面上，船与冰面的接触面积为5m2，此时破冰船对冰面的压强是多少？

考点： 阿基米德原理；压强的大小及其计算．

专题： 压强和浮力．

分析： （1）由题意可知冰山处于漂浮状态，根据漂浮的条件可知冰山在海水中受到的浮力等于冰山的重力，利用阿基米德原理和密度公式、重力公式得出等式即可求出海面下的部分体积也就是冰山排开海水的体积，然后求出冰山的总体积．

（2）先求出船对冰面的压力，然后由压强公式求出压强．

解答： 解：（1）设冰山浸入海水中的体积为V排，露出海面的体积为V露，则冰山的体积V=V排+V露，

∵冰山漂浮，

∴F浮=G，即ρ海水gV排=ρ冰g（V排+V露），

即ρ海水gV排=ρ冰g（V排+2000m3），则V排=18000m3，

所以V冰山=V排+V露=18000m3+2000m3=20000m3；

（2）船对冰面的压力F=G船=×1.8×107N=1.2×107N，

船对冰面的压强p===2.4×106Pa；

答：（1）这座冰山的总体积为18000m3．

（2）此时破冰船对冰面的压强是2.4×106Pa．

点评： （1）本题考查了物体浮沉条件的应用，关键是知道处于漂浮状态的物体受到的浮力等于物体本身的重力，计算过程要注意单位的换算．

（2）根据题意求出船对冰面的压力，然后由压强公式即可求出压强．

26．（6分）（2013•威海）如图甲为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压为24V，R0为定值电阻，A为油量指示表（一只量程为0～0.6A的电流表）；Rx为压敏电阻（厚度不计），它的上表面受力面积为10cm2，其阻值与所受压力的对应关系如图乙所示．油箱的横截面积为20dm2，油箱加满汽油时深度为0.4m，油量指示表的示数在最大值处．（已知：汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3，g取10N/kg，汽油的热值q=3.0×1010J/m3）．

请解答下列问题：

（1）当油箱装满汽油时，压敏电阻Rx上表面受到的压力是多大？

（2）当油箱装满汽油时，定值电阻R0的阻值是多大？当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少？

（3）当该车匀速行驶1h消耗10L（1L=1dm3）汽油时，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则汽车在这段时间的功率是多少？

考点： 功率的计算；压强的大小及其计算；功的计算；欧姆定律的应用．

专题： 功、功率、机械效率．

分析： （1）由液体压强公式p=ρgh可求得汽油对压敏电阻的压强；再根据导出公式F=PS算出油对Rx的压力．

（2）在乙图图象中找出对应的电阻值；电源电压已知，装满油时电流表示数为所接量程的最大值，由串联电路特点及欧姆定律可以求出R0的阻值．

油箱内汽油用完时，压敏电阻受到的压力为零，由图象可求出压敏电阻的阻值，然后由欧姆定律可求出电路中的电流值．

（3）先求出汽车做的有用功，然后由功率公式求出功率．

解答： 解：（1）汽油对电阻产生的压强p=ρgh=0.7×103kg/m3×10N/kg×0.4m=2.8×103Pa，

∵p=，

∴压敏电阻受到的压力F1=pS=2.8×103 Pa×10×10﹣4m2=2.8N；

（2）当油箱内装满汽油时，压敏电阻Rx上表面受到的压力为2.8 N，

由图乙所示图象可知，此时压敏电阻阻值为Rx1=30Ώ，

∵I=，∴U=I1（R0+Rx1），即24V=0.6 A×R0+30 Ώ），解得R0=10Ώ，

当油箱内汽油用完时，压敏电阻Rx上表面受到的压力为零，

根据压敏电阻与所受压力的对应关系，Rx2=290Ώ，

油箱内汽油用完时的电流值I2===0.08 A；

（3）汽油释放的热量Q放=qV=3.0×1010J/m3×10×10﹣3 m3=3×108J，

有用功W有=Q放×30%=3×108J×30%=9×107J，

功率P===25000W；

答：（1）当油箱装满汽油时，压敏电阻Rx上表面受到的压力2.8N．

（2）当油箱装满汽油时，定值电阻R0的阻值是10Ώ；当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是0.08A；

（3）当该车匀速行驶1h消耗10L（1L=1dm3）汽油时，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功，则汽车在这段时间的功率是25000W．

点评： 本题综合考查了力学与电路中的相关知识，对学生的审题能力、综合分析计算能力等要求较高，难度较大

点击此处下载文档(rar格式，436.57KB)