题目内容
16．如图甲所示为某型号光照变阻器的结构图，AB为一条长10cm、阻值为50Ω且阻值均匀的薄膜电阻，EF为一条导电电极（相当于导线，不计其电阻），在AB、EF之间铺设一层光导电层（无激光照射时为绝缘体），当激光束照射到薄膜电阻和导电电极之间某点时，被照射处的光导电层导电，将该点处的薄膜电阻和导电电极接通，A、B、C为接线柱，由于温室效应导致全球气候变暖，两级冰雪加速熔化，小明想利用该光照变阻器设计一个检测冰山高度的装置，设计电路如图乙所示：在冰山顶上放置一激光源，由其射出的激光束水平照射到光照变阻器上，已知电源电压为4.5V，电压表的量程为0～3V．
（1）闭合开关，当冰山高度下降时，电压表示数将如何变化？为了保护电压表，定值电阻R0的阻值至少多大？
（2）若R0=40Ω，当冰山下降4cm时，电压表的示数是多少？R0消耗的功率多大？
（3）若将电压表改成冰山下降高度显示仪，该高度显示装置的不足之处是能显示的冰山变化的高度太小，只有10cm（请说出其中一点）．
分析 （1）当冰山高度下降时，接入电路中的光敏电阻阻值变大，电路电流变小，定值电阻R0电压变小，与之串联的光敏电阻电压变大，电压表示数变大．当光敏电阻电压为3V时，定值电阻的阻值最小，由欧姆定律求出定值电阻的最小值．
（2）先求出冰山下降4cm时光敏电阻接入电路的电阻值，然后由欧姆定律I=$\frac{U}{R}$求出电路电流I，电压表测量光照变阻器两端的电压，利用公式U=IR求出电压表示数，最后由P=I2R求R0消耗的功率．
（3）光敏电阻AB总长为10cm，如果按小明的设计，则它的测量范围太小，所能测的冰山消融的高度太小，实际应用价值不大．
解答 解：（1）由题意知，电源电压U不变．由图知当冰山高度下降时，接入电路中的光敏电阻阻值R变大，所以电路的总电阻R总变大，由I=$\frac{U}{R}$知电路电流I变小，则R0的电压UR0=IR0变小，光敏电阻电压，即电压表示数UR=U-UR0变大．
当激光照射在光敏电阻最下端，光敏电阻接入电路阻值R=50Ω时，电表示数最大，为不损毁电压表则最大电压为3V，此时电路电流I=$\frac{{U}_{V}}{R}$=$\frac{3V}{50Ω}$=0.06A，定值电阻的电压UR0=4.5V-3.0V=1.5V，由欧姆定律得定值电阻阻值R0=$\frac{{U}_{R0}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.06A}$=25Ω．
（2）当冰山下降4cm时，光敏电阻接入电路的阻值R'=$\frac{50Ω}{10cm}$×4cm=20Ω，此时电路电流I'=$\frac{U}{{R}^{′}{+R}_{0}}$=$\frac{4.5V}{20Ω+40Ω}$=0.075A．电压表示数为U′=I′R′=0.075A×20Ω=1.5V；此时R0消耗的功率P=I'2R0=（0.1A）2×40Ω=0.4W．
（3）由题意知光敏电阻的长度为10cm，如果按小明的设计测冰山下降的高度，它能显示的冰山变化的高度太小，只有10cm．
答：（1）闭合开关，当冰山高度下降时，电压表示数将变大，为了保护电压表，定值电阻R0的阻值至为25Ω．
（2）若R0=40Ω，当冰山下降4cm时，电压表的示数是1.5V；R0消耗的功率为0.4W；
（3）能显示的冰山变化的高度太小，只有10cm．
点评 本题是一道应用性的创新题，难度较大．本题把课堂所学的电路分析、欧姆定律、电功率的公式用来解决现实问题，学以致用，符合新课标要求，是一道好题．
如图所示，放置在水平地面上的平底薄壁容器重10N，底面积0.01m2，内装30N的水，水深0.20m，现将体积为200cm3的实心铜块系在弹簧测力计挂钩上，并把它完全浸没于容器内的水中（水位溢出，铜块未接触容器底部，ρ铜=8.9×103kg/m3，g取10N/kg）．求：
某班同学利用如图1所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”以后，进行小交流，下表是各小记录数据：| 实验小组 | 钩码重G（N） | 动滑轮G动（N） | 拉力F（N） | 滑轮组的机械效率η |
| 1 | 0.5 | 0.4 | 0.35 | 47.6% |
| 2 | 0.5 | 0.4 | 0.38 | 43.9% |
| 3 | 1 | 0.6 | 0.62 | 53.8% |
| 4 | 1 | 0.8 | 0.71 | 46.9% |
| 5 | 2 | 0.6 | 0.98 | 68.0% |
| 6 | 2 | 0.8 | 1.06 | 62.9% |
（2）找出原因：1、2两个小组的动滑轮重相同，提起的钩码重也相同，测出的滑轮组机械效率却不同，可能的原因是绳重和摩擦（至少答出两点）．
（3）实验拓展：本实验操作时要求竖直向上匀速向上拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数．小明认为不太好操作，于是他在弹簧测力计静止时读出了数据，这样计算出的机械效率将偏大（选填“偏大，偏小，不变”）．
（4）实际应用：要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N．于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物．已知每个滑轮重20N，小华想站在地上向下拉绳．他最好选择图2中的c滑轮组来提起重物．请在所选的图中画出正确的绕绳方法．如果实际拉力是280N，则所选滑轮组的机械效率约为95.2%．
| A． | 光年是一个非常大的时间单位 | |
| B． | “坐井观天，所见甚小”隐含了光的直线传播原理 | |
| C． | 平静湖面上的“倒影”，说明平面镜成缩小正立的虚像 | |
| D． | 透过书桌上的玻璃板看玻璃板下面的字，看到的是光的反射形成的字的虚像 |
现有标注为“3V 1W”和“6V 4W”的两盏灯L1和L2，把它们与“20Ω 1A”的滑动变阻器串联后，接在9伏的电源上，如图所示，开关闭合后，当滑动变阻器R的滑片P从a端向b端滑动的过程中，下列说法正正确的是（ ）
如图是小聪“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，测得的数据如表所示，第1次实验测得的机械效率为66.7%．分析实验数据可知：使用同一滑轮组提升重物时，可以采用增加被提升物体的重力的办法来提高机械效率．| 物理量 实验次数 | 钩码总重G/N | 钩码上升的高度h/m | 测力计示数F/N | 测力计移动距离s/m | 机械效率η |
| 1 | 2 | 0.1 | 1.0 | 0.3 | |
| 2 | 4 | 0.1 | 1.8 | 0.3 | 74% |
| 3 | 6 | 0.1 | 2.4 | 0.3 | 83% |
| 饮水机的技术参数 | ||
| 额定电压 | 加热功率 | 保温功率 |
| 220V | 484W | 25W |
（2）电阻R2的阻值为多少？
（3）在保温状态下50s内，水吸收热量1000J，问饮水机此状态下的供热效率是多少？
（4）你认为此饮水机在设计上有什么不足之处．（写出一条即可）
