题目内容
12．学习了电学知识后，小明、小亮和小艳所在的兴趣小组发现：电学量的变化往往能够用来反映力学、热学、光学等物理量的变化．在冯老师的点拨下，他们在探究过程中不断完善和优化方案，共同设计了一种用电学量的变化来反映力学量--距离变化的装置．
（1）图（甲）所示是他们最初设计的装置原理图．图中R0是定值电阻，ab是总电阻为9Ω、长60cm、粗细均匀、电阻随长度均匀变化，且沿竖直方向固定放置的金属杆，M是上下均有挂环、可沿竖直导轨上下移动的小物块，M上连有一根左端有滑片P、电阻不计的水平金属细杆，细杆与导线以及P与ab均接触良好，P在ab的中点时，对应于轴既不上移也不下移的位置．除金属杆ab、小物块M、金属细杆和导轨外，他们还准备了以下器材：A．电源（提供4V的稳定电压）B．电流表A（量程0-0.6A）C．电压表V1（量程0～3V）D．电压表V2（量程0～15V）E．定值电阻R0（1Ω、3Ω、5Ω和6Ω的电阻各一个）F．开关S一个，导线（足够长）若干
①认真研究该原理图后，小艳认为图中只需一个电表即可，于是她将电流表去掉，则电流表所在处应该用一根导线替代（填“让其断路”或“用一根导线替代”）．
②小明和小亮认为：该装置应该尽量大地反映M移动的距离范围，同时还希望电压表上的每根刻度线都能够表示出轴移动的距离值．要达到此目的，电压表应该选C（填器材序号字母）；定值电阻应该选阻值为3欧的．
③在他们改进并初步完善的设计方案中，P在ab的中点，M既不上移也不下移时，电压表的示数是1.5V．
（2）冯老师在充分肯定他们的设计方案后，提出-个建议：能否在上述改进并初步完善的方案基础上再想想办法，使测量的距离范围更大？
他们经过热烈讨论后，决定增加一组滑轮组试试．图（乙）中的A、B、C是小明、小亮和小艳分别画出的滑轮组与M连接的示意图．他们希望通过电表的示数间接反映绳上N点的移动距离，且要求N点移动距离范围超过M．
①小明的连接方式能够达到目的吗？请说明理由．
②小亮（填“小明”、“小亮”或“小艳”）的连接方式，测量的N点移动距离范围最大．该连接方式中，电压表量程的l/3刻度线处表示的N点移动距离为100 cm．
分析 （1）电流表的内阻很小，对电流的阻碍作用可忽略；
（2）根据电源电源值和ab的阻值可判断电压表的量程以及定值定值的阻值；
（3）利用欧姆定律计算电路的电流，再求得$\frac{1}{2}$ab上的电压，即为电压表的示数；
（4）根据小明滑轮组的连接情况判断M与N的移动距离的大小后，说明理由；
（5）滑轮组自由端绳子的移动距离与承担动滑轮的绳子段数有关；
（6）由电压表示数判断P点的位置，推断出M移动的距离，就可知N移动的距离．
解答 解：（1）电路中如果把电流表去掉，可以用一根导线替代；
（2）电源只有4V，还希望电压表上的每根刻度线都能够表示出所移动的距离值，如果用0--15V量程时，指针偏转较小，达不到要求，所以须选用0--3V量程的电压表；选用较大定值电阻时，由串联电路的分压作用，ab上分得的电压较少，电压表变化不明显，选用较小定值定值时，电压表有可能超量程，所以选用3Ω的定值电阻；
（3）当滑片位于滑动变阻器中点时，电路的电流：I=$\frac{U}{R}=\frac{4V}{3Ω+9Ω}$，电压表的示数为：U′=I×Rap=$\frac{1}{3}$A×$\frac{9}{2}Ω$=1.5V；
（4）小明连接的滑轮组不能达到要求，因为根据滑轮组绳的绕法可知，N点的移动距离范围小于M；
（5）由滑轮组提升物体时绳子自由端移动距离和物体移动距离的关系可知，小亮连接的滑轮组中N移动距离是M移动距离的5倍，小艳连接的滑轮组中N移动距离是M移动距离的4倍，当电压表刻线在$\frac{1}{3}$处时，电压表的示数是1V，由串联电路的分压特点，可知滑片P应向上滑到ap是$\frac{1}{3}$ab处，即向上移动20cm，由装置图可知也就是M向上移动20cm，根据小亮连接的滑轮组的特点，N点可移动100cm．
故答案为：（1）①用一根导线替代；②C，3；③1.5V；（2）①不能，根据滑轮组绳的绕法可知，N点的移动距离范围小于M；②小亮；100．
点评 此题是一道力学和电学的综合题，考查了多个知识点，体现了物理学的具体运用，有一定的难度．
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科学源于生活又高于生活，日常生活中的许多现象，往往隐含着科学道理，学习科学要善于观察、善于发现
小季在探究影响电阻导体大小的因素的活动后，想到盐水也能导电，他想研究盐水导电能力的强弱与哪些因素有关．于是设计了如下实验：他连接了如图所示的电路，他用两块表面平整大小相同的金属板正对着平行地插入盐水中，并将金属板连入电路．请你帮助他完成下列探究过程．
（1）先在实验室模拟实验，将两端开口的L形玻璃管的水平部分置于水流中，竖直部分露出水面，当水流以速度υ正对L形玻璃管的水平部分开口端匀速流动时，管内外液面的高度差为h．再改变水流速度υ的大小，分别测出与υ对应的h值，将数据记录在表中．
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| v/（m/s） | 0 | 0.4 | 0.8 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 |
| h/（mm） | 0 | 16 | 64 | 144 | 256 | 400 | 576 |
（2）归纳高度差和水流速度之间的关系式：h=100v2；
（3）再到江边进行实地测量，你认为他们要测量的物理量是：测量点到河岸的距离s、对应的竖直管中高出液面的水柱高度h．
小张同学在做实验时发现使用斜面能省力但费距离．于是他猜想利用斜面做功和不用斜面直接对物体做功可能相等．为了验证猜想，他用木块作为研究物体，在相同材质、不同倾角的斜面上进行实验，其实验过程如图21所示．先用测力计测出木块的重力G，并竖直向上使木块匀速上升一段高度h；再将木块放在斜面底端，沿斜面用测力计将木块匀速拉到相同高度h．读出每次实验的拉力F的大小，量出木块上升的高度h和斜面的长度l，并把实验数据分别记录在表一、表二中．表一（斜面A）
| 实验 序号 | 重力G （牛） | 拉力F （牛） | 木块上升 距离h （米） | 斜面的长度l（米） | 直接提起木块 做功WG（焦） | 拉力通过斜面 做功WF（焦） |
| 1 | 2.5 | 1.5 | 0.3 | 1.2 | 0.75 | 1.8 |
| 2 | 5 | 3 | 0.2 | 0.8 | 1.0 | 2.4 |
| 3 | 7.5 | 4.5 | 0.2 | 0.8 | 1.5 | 3.6 |
| 实验 序号 | 重力G （牛） | 拉力F （牛） | 木块上升 距离h （米） | 斜面的长度l（米） | 直接提起木块 做功WG（焦） | 拉力通过斜面 做功WF（焦） |
| 4 | 2.5 | 2 | 0.3 | 0.75 | 0.75 | 1.5 |
| 5 | 5 | 4 | 0.2 | 0.5 | 1.0 | 2.0 |
| 6 | 7.5 | 6 | 0.2 | 0.5 | 1.5 | 3.0 |
（2）请进一步综合分析表一、表二中的最后两列相关数据并归纳得出结论：
（a） 分析表一或表二中WG和WF的数据及相关条件，可得出的初步结论是：沿相同材质、相同倾角的斜面拉物体，沿相同材质、相同倾角的斜面拉物体，拉力所做的功与直接提起重物所做的功的比值相同．
（b） 分析表一和表二中WG和WF的数据及相关条件，可得出的初步结论是：沿相同材质、不同倾角的斜面拉物体，拉力做的功与直接提起重物所做的功的比值不同，斜面倾角越大，WF与WG比值越小．
小华设计了如下的实验方案：将蜂蜜分装入三个小瓶，一瓶放在冰箱内，一瓶放在室内，另一瓶用微波炉加热一会儿，然后找三支相同的试管，用三支滴管分别从三个小瓶中各取一滴蜂蜜，分别同时滴到同样倾斜放置着的试管内壁上，如图甲所示，观察各滴蜂蜜流到试管底部的时间并进行比较．
在爸爸妈妈的帮助下，小华顺利完成了实验，并记录实验数据如下：
| 蜜蜂 | 在冰箱中 | 在室内 | 经微波炉加热 |
| 温度 | 较低 | 一般 | 较高 |
| 流淌时间 | 较长 | 一般 | 较短 |
（1）小华得出的结论是：随着温度的增高，蜜蜂的粘性变小．
（2）这一结论可以用图乙中B的图象来表示．
（3）在上述探究过程中，小华运用了转换法将不能直接测量的粘性大小转化成可以测量流淌时间．
（4）在上述探究过程中，小华经历了探究思维程序是：发现问题、提出问题、建立假说（或猜想）、设计实验、进行实验、收集证据、归纳分析、得出结论．
（5）在日常生活中经常见到上述结论的有关实例，如食用花生油在夏天粘性变小（或冬天花生油很难从瓶子里倒出来，拔丝苹果要趁热吃等．
（6）生活中，有专门测量液体粘性大小的仪器--粘滞计，其构造如图丙所示，在圆筒容器A中有一个可以绕轴转动的圆柱体B，它通过缠绕的绳子连接在滑轮C和砝码D上，被测液体E注入圆筒和圆柱体之间的环形空间中．
请你解释粘滞计的工作原理：将被测液体注入后，释放砝码．在重力的作用下砝码向下运动，通过滑轮和绳子对圆柱体施加一个力，使圆柱体转动．注入不同的液体，圆柱体转动的速度不同，根据速度的不同就可以比较出液体粘性的大小．当将同一种液体加热后注入，会发现圆柱体转动的速度将变块．
