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在研究电阻的大小与哪些因素有关时，小明
猜想电阻与电压、电流有关，小李猜想电阻与导体的长度、横截面积有关。他们设计了如图18所示的电路，选用同种材料制
成的不同导体、若干节干电池及其他必要器材进行实验。
(1)在设计电路时，小明认为还需在M、N两端并联一个电压表才能正确测出导体两端的电压；小李认为干电池的电压是已知的，所以实验中不需要电压表；经讨论后他们达成了共识并完成了实验。你认为 (13) (选填“小明”或“小李”)的观点是正确的。
(2)两位同学正确连接电路，并将实验测得数据记录在表一、表二和表三中。
表一 导体A 长度0.4米 横截面积0.3毫米2 | 表二 导体B 长度1.2米 横截面积0.3毫米2 | 表三 导体C 长度1.5米 横截面积0.3毫米2 | |||||||||||
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 实验序号 | 4 | 5 | 6 | 实验序号 | 7 | 8 | 9 | ||
U(V) | 1.2 | 2.4 | 3.6 | U(V) | 2.4 | 3.6 | 4.8 | U(V) | 1.5 | 3.0 | 4.5 | ||
I(A) | 0.30 | 0.60 | 0.90 | I(A) | 0.20 | 0.30 | 0.40 | I(A) | 0.10 | 0.20 | 0.30 | ||
分析比较表一、表二、表三中的数据，可判断 (14) (选填“小明”或“小李”)的猜想是错误的。
分析比较表一和表二和表三中的数据，可初步得出：_____________________________ (15) 。
(3)为了在表三的基础上继续研究导体的电阻与导体横截面积的关系，请你在表四中填写需选用这种材料制成的导体还需满足的条件。 (16)
小明认为在后续实验中，D、E两端的电压必须与表三中的电压值相同；小李认为在后续实验中，通过D、E的电流必须与表三中的电流值相同。请你判断：小明的观点是 (17) 的，小李的观点是 (18) 的。(均选填“正确”或“错误”)
A．电流表（量程0～0.6A，0～3A）
B．电压表（量程0～3V，0～15V）
C．定值电阻R1（阻值为3Ω）
D．定值电阻R2（阻值为10Ω）
E．滑动变阻器R1′（10Ω，2A）
F．滑动变阻器R2′（100Ω，1A）
G．干电池二节 （一节干电池的电压为1.5V）
H．开关S一个，导线若干．则：
现利用以上部分器材，探究“电阻一定时，电流与电压的关系”，要求实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半，同时又考虑操作的方便．则：
（1）用来探究的定值电阻R应选
（2）根据实验要求，在如图所示的虚线框内，正确画出实验所需的电路图．（其中，部分电路已画出）
（3）根据所画的电路图，用笔画线代替导线将实物图连接起来，要求滑动变阻器的滑片P向左移动阻值变小，使之成为符合实验要求的电路．（其中，部分导线已连好）
（4）某小组的同学还想通过此连接好的电路测量所选定值电阻的阻值．如果要比较精确测量所选定值电阻的阻值，要求电表的指针至少达到量程的三分之一，同时又要防止损坏电表，那么滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围是
“曹冲称象”的故事流传至今，最为人称道的是曹冲采用的方法，他把船上的大象换成石头，而其他条件保持不变，使两次的效果（船体浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石头的重．人们把这种方法叫“等效替代法”．请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题．[探究目的]粗略测量待测电阻RX的值
[探究器材]待测电阻RX、滑动变阻器R、标准的电阻箱R1（可以读数的可变电阻，其元件电路符号为
）、单刀双掷开关S1、普通开关S各一个，一个刻度不准确但灵敏度良好的电压表（电压表量程足够大），干电池和导线若干．[设计实验和进行实验]
（1）在方框内画出你设计的实验电路图；
（2）将下面的实验步骤补充完整，并用字母表示需要测出的物理量；
第一步：开关断开，并按设计的电路图连接电路；
第二步：
第三步：
第四步：读出此时电阻箱的示数R1．
（3）若正确的实验操作后，电阻箱R1上各旋钮的位置如图所示，其读数为
（4）在科学研究中经常用到“等效替代法”，下面四个研究实例中，
采用了这种研究方法的是
A．探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，保持压力一定
B．用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
C．用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱
D．探究液体内部的压强时，用U型管两侧液面的高度差来体现液体压强的大小．
第十四届全国初中应用物理知识竞赛复赛试题
一、(14分)1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身(包括船员)质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为lOkm/h(不计水流速度)。
(1)请你设计一个完成此项任务的可行性方案；
(2)通过分析、计算，找出最佳方案。(钢材的密度为7.9×103kg/m3)
二、(18分)图l为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。
(1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得满分)。
(2)在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_______传
递给_______的。电磁炉加热食物的过程中消耗______
____能转化为__________能；若用该电磁炉1次蒸熟
5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸熟1个同样
大小的馒头大约需要________min。
(3)某款电磁炉性能参数如下表所示：
型号 | 额定电压 | 额定功率 | 功率调节范围 | 温度调节范围 | 热效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90％ |
根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)?
三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
(1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做了什么假设?假设的根据是什么?
(2)请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。
(3)请你对这个实验方案的可行性做出评价。
四、(18分)用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内电阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。
1．现有一个量程为0．6A，内电阻为0．13Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压?若不能，请说明理由。若能，请说明用它能测量的最大电压值。
2．现要精确测量一个阻值约为8Ω的电阻Rx，实验室提供下列器材。
·电流表A1：量程100mA，内电阻r1=4Ω
·电流表A2：量程500mA，内电阻r2=750Ω
·电压表V：量程10V，内电阻r3=10kΩ
·变阻器R0：阻值约10Ω·定值电阻R1：阻值为10kΩ
·电池E：两端电压约l.5V
·开关s、导线若干个
(1)选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。
(2)需要测量哪些物理量?根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。
五、(16分)图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0．2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圆柱形重物的质量；(2)圆柱形重物的密度；(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。
六、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。
按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物．它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用
这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。
(1)图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?
(2)将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?
(3)电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的?
(4)电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?
(5)听到“啪”的一声后又过了l0min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?
(6)要想获得恒温的温水，你可以怎样做?
(7)电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?
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一、(14分)1998年某地区遭受特大洪涝灾害。为了抗洪抢险，急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地。现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船，船身(包括船员)质量约17t，已知甲、乙两地的水路距离为80km，船行驶的平均速度为lOkm/h(不计水流速度)。
(1)请你设计一个完成此项任务的可行性方案；
(2)通过分析、计算，找出最佳方案。(钢材的密度为7.9×103kg/m3)
二、(18分)图l为一种电磁炉的原理示意图。它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦耳热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。
(1)使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘，无废气，清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称不写内容，不少于10个可得满分)。
(2)在使用电磁炉时，炉和锅之间的热是由_______传
递给_______的。电磁炉加热食物的过程中消耗______
____能转化为__________能；若用该电磁炉1次蒸熟
5个馒头需用时间25min，那么，1次只蒸熟1个同样
大小的馒头大约需要________min。
(3)某款电磁炉性能参数如下表所示：
型号 | 额定电压 | 额定功率 | 功率调节范围 | 温度调节范围 | 热效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90％ |
根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图象是一直线，电磁炉工作电压正常，在1个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)?
三、(18分)有人在夏季用简易晒水箱给水加热用来淋浴，这不仅能节省能源，而且很方便。李明和张华想利用这样的装置估测太阳光对地球表面辐射的强度的大小。也就是说，太阳光垂直照射地球表面时，地球表面单位时间单位面积所获得的能量是多少。实验装置如图2所示，晒水箱内部是被涂黑的，箱体外加了保温层，上面开口并盖有透明玻璃板。
在估测之前要首先弄清，透过玻璃板的太阳光能量究竟占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?李明和张华各拿一块实验用的玻璃板，把阳光反射到墙上的同一个地方，他们发现，两块反射光斑重叠处的强度，和太阳光直接射到地上的强度差不多。
(1)透过玻璃板的太阳光能量占太阳辐射到玻璃板上的能量的百分之几?你在得出这个结论时做了什么假设?假设的根据是什么?
(2)请你帮助他们设计实验方案，并写出具体的实验步骤。
(3)请你对这个实验方案的可行性做出评价。
四、(18分)用电流表和电压表测电流和电压时，通常并不考虑仪表本身电阻对待测电路的影响，而将其视为“理想仪表”，即认为电流表的内电阻为零，电压表的内电阻为无限大。实际上，电流表和电压表都有一定电阻值，因而我们可以把电流表看成一个能显示通过自身电流大小的其阻值很小的电阻；可以把电压表看成一个能显示自身两端电压大小的其阻值很大的电阻。所以，把电流表或电压表接入待测电路时，就相当于在待测电路中串联一个电阻，或并联一个电阻。这样，电流表两端就要有一定的电压，电压表中就要通过一定的电流，因此实际上很难同时精确地测出待测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流。
1．现有一个量程为0．6A，内电阻为0．13Ω的电流表，能否用它测量某电路两端的电压?若不能，请说明理由。若能，请说明用它能测量的最大电压值。
2．现要精确测量一个阻值约为8Ω的电阻Rx，实验室提供下列器材。
·电流表A1：量程100mA，内电阻r1=4Ω
·电流表A2：量程500mA，内电阻r2=750Ω
·电压表V：量程10V，内电阻r3=10kΩ
·变阻器R0：阻值约10Ω·定值电阻R1：阻值为10kΩ
·电池E：两端电压约l.5V
·开关s、导线若干个
(1)选出你测量时所需的适当器材，并在虚线方框中画出电路图。
(2)需要测量哪些物理量?根据所测物理量，写出被测电阻Rx的表达式。
五、(16分)图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0．2m/s向右运动。图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：
(1)圆柱形重物的质量；(2)圆柱形重物的密度；(3)打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。
六、(16分)图4为一种电饭煲的工作原理图。下面是王宁同学对电饭煲工作原理的研究，请你也参与共同探讨。
按下、扳起电饭煲的开关，有一种“粘连”“吸引”的感觉，取出饭锅，发现电饭煲的底部有一个凸起物．它可以上下弹动，能被磁铁吸引。王宁同学通过用
这个电饭煲做米饭和烧水来研究它的工作情况，请回答他在使用过程中发现的如下问题。
(1)图4中只有两根外接导线，这样的用电器有什么危害?应当怎样加以完善?
(2)将三脚插头插入电源插座，不用按开关，指示灯就发亮，按下开关后，指示灯亮度不变。此时为什么开关对指示灯的亮度没有影响?
(3)电饭煲工作了15min，会出现大量“白气”，这些“白气”是怎样形成的?
(4)电饭煲工作了25min，听到“啪”的一声，指示灯不亮了。以此推测，感温软磁体的磁性可能受什么因素影响?怎样影响?
(5)听到“啪”的一声后又过了l0min，指示灯又发光，一会儿指示灯又熄灭了。分析在相同条件下，不同种类金属的热胀冷缩程度是否一样?
(6)要想获得恒温的温水，你可以怎样做?
(7)电饭煲使用较长一段时间后，常常在饭未完全熟透时就“跳闸”，这样就会出现“夹生饭”，请问这种情况电饭煲可能在什么地方出现了故障?为什么?
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