Question

4．阅读短文，回答问题．
苹果是一种智慧之果，它具有传奇般的色彩，网络上曾盛行这样一种说法：上帝的苹果树共结了三个苹果，第一个苹果被亚当和夏娃偷吃了，第二个苹果砸在了牛顿的头上，第三个苹果送给了乔布斯，下面就让我们来一次有关苹果的探索之旅吧！

（一）测量苹果的密度：
方法一：如图甲所示，用天平测得苹果的质量为162g；若苹果的体积为200cm³，则苹果的密度为0.81g/cm³．
方法二：将苹果轻放入装满水的溢水杯中，静止时，苹果漂浮在水面上，测得从杯中溢出水的体积为V₁；再用细针缓缓地将苹果全部压入水中，从杯中又溢出了体积为V₂的水．已知水的密度为p_水，则苹果密度的表达式为ρ_苹果=$\frac{{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$ρ_水．
（二）科学探究：苹果电池的电压大小U与电极插入苹果的深度h的关系．
在苹果中插入铜片和锌片，就能自制成为一个苹果电池，铜片是电池的正电极，锌片是负电极．那么，苹果电池的电压大小与电极插入苹果的深度有怎样的关系呢？某实验小组用如图乙所示的实验器材对该问题进行探究．
（1）请用笔画线代替导线完成实物连接．
（2）实验时，应保持其他条件不变，只改变电极插入苹果的深度．
（3）小组同学测得的实验数据如表：

电极插入的深度h/cm	1	2	3	4	5	6
苹果电池电压U/V	0.12	0.18	0.22	0.27	0.3	0.34

（4）分析表格中的数据，你能得到的实验结论是苹果电池的电压大小随电极插入苹果深度的增加而增大．
（5）科学猜想：苹果电池的电压大小还可能与苹果的种类有关．
（6）如果实验前不知道苹果电池的正负极，可以使用龟压表来判断，你认为还可以使用电流表（填一种实验器材）来判断．

Answer 1

分析 （一）（1）砝码与游码的示数之和为苹果的质量，已知苹果的质量与体积，由密度公式可求出苹果的密度；
（2）苹果漂浮在水面上时，对苹果进行受力分析，由平衡条件求出苹果所受的重力，
然后由浮力公式的变形公式求出苹果的质量，根据苹果完全浸入水中时排出水的总体积求出苹果的体积，
然后根据密度公式求出苹果的密度表达式．
（二）（1）电压表要测苹果电池的电压，因此电压表应并联在苹果电池的两端，用开关控制电压表与电池的连接与断开，据此连接电路图；
（2）实验要探究苹果电池电压U大小与电极插入苹果的深度h的关系，应保持其它条件不变，只改变电极插入苹果的深度h；
（3）分析表中数据，找出电池电压与电极插入深度间的关系从而得出结论；
（4）可从苹果的种类、苹果大小、两电极间的距离、电极面积大小、电极材料等方面猜想，影响电池电压大小的因素；
（5）可根据电流表指针的偏转方向、根据发光二极管的单向导电性、小磁针静止在电流磁场中N极的指向等判断电池的正负极．

解答 解：
（一）（1）由图示天平可知，砝码质量为100g+50g+10g=160g，游码示数是2g，
则苹果质量为m=160g+2g=162g；
苹果的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{162g}{200c{m}^{3}}$=0.81g/cm³；
（2）苹果静止地漂浮在水面上时，F_浮=G；
因为苹果所受到的浮力F_浮=ρ_水gV₁，所以ρ_水gV₁=mg，
苹果质量m=ρ_水V₁；
苹果完全浸入水中时所排开水的体积等于苹果的体积，
由题意知苹果体积V=V₁+V₂，
苹果的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=$\frac{{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$ρ_水；
（二）（1）电压表经开关接在电池两端，电路图如图所示：
；
（2）实验时，应保持其它条件不变，只改变电极插入苹果的深度h；
（4）由表中实验数据可知，随电极插入深度的增加，电池电压增加；
（5）苹果电池的电压大小还可能与苹果的种类（或苹果大小、两电极间的距离、电极面积大小、电极材料等）有关；
（6）如果实验前不知道苹果电池的正负极，可以使用电压表来判断，还可以使用：电流表（或发光二极管、小磁针等）来判断；
故答案为：（一）162.4；0.81；$\frac{{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$ρ_水
（二）（1）如图所示；
（2）电极插入苹果的深度；
（4）苹果电池的电压大小随电极插入苹果深度的增加而增大；
（5）苹果的种类等；
（6）电流表（或发光二极管、小磁针）．

点评 本题为实验探究题，考查了天平的读数、求苹果密度等问题；探究了苹果电池的电压大小U与电极插入苹果的深度h的关系，要知道砝码质量与游码示数之和为被测物体的质量；对苹果进行受力分析、由平衡条件及浮力公式求出苹果的质量是第二问的难点，也是解题的关键．