Question

12．（1）小名同學按如圖1所示電路進行電學實驗，在實驗時電源電壓保持不變．

（1）①請用筆畫線代替導線，將如圖1實物圖連成正確的實驗電路．
②實驗時她將變阻器滑片P移到某一位置時，測得各電表的示數如表：根據如表中的數據可以求得哪些物理量？要求：不少于3個物理量，要有計算步驟．

V1示數U/V	V2示數U/V	A示數I/A
6	2	0.2

③由于電路發生故障，發現兩電壓表示數相同（但不為零），若這種情況的發生是由于用電器引起的，則故障可能的原因是燈泡斷路或滑動變阻器短路．
④小名在完成以上實驗后，發現小燈泡的額定電壓為“3.8V”，小燈泡正常發光時的電阻值約10Ω．實驗時又出現電壓表0～15V量程已損壞，只能使用0～3V的量程．請你在圖2中，將一只電壓表接入正確的位置，當電壓表的示數為2.2V就可以順利
完成測量小燈泡額定功率的實驗．
（2）小名在實驗室用天平和量筒測量礦石的密度．
①他把托盤天平放在水平桌面上，將游碼滑回標尺左端的零刻度線處后，發現指針如圖2中甲所示，接下來他應將天平右端的平衡螺母向調節左（填“左”或“右”）才能使天平平衡．
②在實驗過程中他進行了如下一些實驗步驟：
a、用調節好的天平測出礦石的質量；   b、向量筒中倒入適量的水，測出這些水的體積；
c、根據密度的公式，求出礦石的密度  d、將礦石浸沒在量筒內的水中，測出礦石和水的總體積．
以上實驗步驟順序合理且誤差較小的是B．
A．abcd    B．abdc     C．bdac   D．cabd
③由圖3中乙、丙可知，礦石的質量為52g．礦石的密度為2.6g/cm³．
④如果小明在測質量時誤將礦石放在了右盤，天平上的砝碼及游碼仍然如圖2中乙所示．礦石的實際質量為48g．

Answer 1

分析 （1）先分析電路圖，弄懂電路各元件的連接方式，開關、電壓表的作用，然后按電路圖連接實物圖．
①根據電路圖可知：電壓表V₁測量電源電壓，電壓表V₂測量電阻R兩端的電壓，電流表測量串聯電路的電流；據此根據歐姆定律和串聯電路的特點可求關于電阻各個的物理量．
③電壓表是測電阻R兩端電壓的，若是發生故障，兩個電壓表都有示數，且相同，則是應該滑動變阻器的地方發生短路現象．
④電源的電壓為6V，電壓表0～15V量程損壞，只能使用0～3V量程，燈泡正常發光時燈泡電壓是3.8V＞3V，此時滑動變阻器兩端電壓是6-3.8V=2.2V，因此電壓表不能測燈泡兩端電壓，可用電壓表測滑動變阻器兩端電壓．
（2）使用天平測量物體質量之前要進行調平，平衡螺母相對于指針的調節規律是“左偏右調，右偏左調”；
據測量固體的密度的過程分析即可，應該注意的是：在測量過程中，應該先測量固體的質量，后在測量固體的體積；
據圖讀出天平的質量，而后據量筒中的示數計算出固體的體積，再利用密度的計算公式計算即可．
當物體放在天平的右盤，砝碼放在天平的左盤，當天平平衡時，物體的質量等于砝碼的質量減游碼對應的刻度值．

解答 解：（1）由圖1可知，電流表還沒有接入電路，由表中數據電流表的示數為0.2A可知，電流表應使用0～0.6A量程，電流表應串聯在電路中．電壓表V₂測燈泡兩端電壓，電壓表V₁測量電源電壓，如圖所示：

（2）由上圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表V₂測燈泡兩端電壓，電壓表V₁測量電源電壓，電流表測量串聯電路的電流；
由表中數據可知，電源電壓U=6V，燈泡兩端的電壓U₂=2V，I=0.2A；
則根據歐姆定律可得，燈泡阻值：R=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω，
燈泡消耗的功率：P_L=U₂I=2V×0.2A=0.4W，
電路中總功率：P_總=UI=6V×0.2A=1.2W，
電路中總電阻：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
滑動變阻器消耗的功率：P_R=（U-U₂）I=（6V-2V）×0.2A=0.8W；
③V₁測量電源電壓，V₂測量燈泡的電壓，電壓表示數不為零，說明兩電壓表都與電源兩極相連，
則滑動變阻器不能斷路，燈泡不能短路，如果燈泡短路，電壓表V₂示數為零；
燈泡斷路或滑動變阻器短路，兩電壓表示數相同且示數不為零；
④當燈泡電壓為額定電壓3.8V時，滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V；即當電壓表示數是2.2V時燈泡正常發光，故可以把電壓表并聯在滑動變阻器的兩端即可，如下圖所示：

（2）使用天平時，將天平放在水平桌面上，把游碼移到標尺的零刻線處，因為指針偏右，所以平衡螺母向左調節，使橫梁平衡．
據測量固體密度的過程可知，其正確的測量順序是：①用調節好的天平測出礦石的質量；②向量筒中倒入適量的水，測出這些水的體積；④將礦石浸沒在量筒內的水中，測出礦石和水的總體積；③根據密度的公式，求出礦石的密度；故選B．
此時天平是示數：m=50g+2g=52g；
此時金屬塊的體積：V=40cm³-20cm³=20cm³；
故礦石的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{52g}{20c{m}^{3}}$=2.6g/cm³．
小明在測質量時誤將礦石放在了右盤，砝碼放在天平的左盤，
由圖可知，當天平平衡時，砝碼的質量和游碼的示數分別為50g和2g，
根據“左盤的質量=右盤的質量+游碼的示數”可得：m_砝碼=m_物+m_游碼，
所以物體的質量為：m_物=m_砝碼-m_游碼=50g-2g=48g．
故答案為：（1）①見上圖；
②燈泡阻值：R=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω，
燈泡消耗的功率：P_L=U₂I=2V×0.2A=0.4W，
電路中總功率：P_總=UI=6V×0.2A=1.2W；
③燈泡斷路或滑動變阻器短路；
④2.2；
（2）①左；②B；③52；2.6；④48．

點評 （1）本題考查了由電路圖畫實物圖的方法、電路故障、電流表的讀數、歐姆定律、電流表量程的選擇等，涉及到的知識點較多，綜合性較強，只要掌握相應的知識，細心解答并不難處理；
（2）測固體的密度首先會使用天平，用天平測出固體的質量m，根據排水法用量筒測出固體的體積V，再用密度公式計算出固體的密度．