2007年2月28日,从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴,列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻。看了这个报道后,某研究小组为探索沙尘暴的威力,进行了模拟研究。如图为测定沙尘暴风力的实验装置图,其中AB是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝,电阻丝阻值较大,一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O点,另一端悬挂球P,无风时细金属丝竖直,恰与电阻丝在B点接触,有风时细金属丝将偏离竖直方向,细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。研究小组的同学对此装置分析中,知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比,空气密度为1.3kg/m3,沙的密度为2.5×103kg/m3。他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素,进行了如下的实验研究:
①在含沙量相同条件下,改变风速,记录不同风速下电压表的示数如下:
风速(m/s) |
5 |
10 |
15 |
20 |
电压表示数(V) |
0.6 |
2.4 |
5.4 |
9.6 |
②在风速大小相同条件下,改变风中空气的含沙量,记录不同含沙量下电压表的示数如下:
含沙量(kg/m3) |
1.1 |
2.2 |
3.3 |
4.4 |
电压表示数(V) |
2.3 |
3.5 |
4.6 |
5.8 |
(1)根据上述实验结果,试推导出单位面积上所受到的风力大小的关系式?(设比例系数为k)
(2)若(1)中的比例系数k的大小为0.5,已知:车厢的高度为3m,车厢的长度为25m,车厢质量为50t,铁轨间距为1.5m,1m3沙尘暴中含沙尘2.7kg,请根据(1)中的关系式计算当时的风速至少为多大?
小明同学用如图所示的仪器进行“测量小灯泡功率”的实验,己知小灯泡额定电压是2.5V,(1)将图14的电路连接成完整的测量电路。
(2)电路中滑动变阻器对电路起保护作用,因此闭合开关前,其滑片应移到最________ (选填“左”或“右”)端。闭合开关,移动变阻器滑片,当电压表示数为2V时,电流表示数如图15所示,这时通过小灯泡的电流是________A。
(3)下面表一表二分别是小明和小东各自进行测量额定电压为2.5V同一小灯泡功率的实验收集的数据:
表一
实验次数 |
电压U/V |
电流I/A |
电功率P/W |
1 |
1.5 |
0.16 |
0.240 |
2 |
2.5 |
0.25 |
0.625 |
3 |
2.8 |
0.27 |
0.756 |
表二
实验次数 |
电压U/V |
电流I/A |
电功率P/W |
平均功率P/W |
1 |
1.2 |
0.13 |
0.156 |
0.494 |
2 |
2.5 |
0.25 |
0.625 |
|
3 |
2.7 |
0.26 |
0.702 |
他们完成实验进行相互交流时,小明认为该小灯泡的额定功率为0.625W而小东认为该小灯泡的额定功率为0.494W,你认为________的说法正确。理由是_______________________。
(4)完成上述实验后,小明想用原电路测量一段电阻丝Rx的阻值(约10Ω)。他用电阻
丝替换了小灯泡,闭合开关,发现电压表已损坏,将其拆除,小明认为不改变其它电路元
件连接方式,也能完成实验。请你帮助小明完成实验。已知滑动变阻器最大阻值为R′,电
源电压恒定不变。 (写出实验操作和电阻Rx最后表达式)
实捡操作步骤
表达式:Rx=
(8分)某实验小组进行“探究物体所受浮力跟哪些因素有关”的活动。如图13所示。
(1)由第一步可知,铁块重力为________N。
(2)比较第二步和第三步可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小,跟物体浸入液体的体积________ (选填“有关”或“无关”)。
(3)由图13可知,铁块浸没在水中的浮力是________N。
(4)若给你一杯浓盐水,利用本实验器材,你如何测出浓盐水的密度。写出你的做法。 (要用字母表示测量的物理量,不用写出密度表达式)
在探究斜面机械效率的实验中,小明提出了“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关”的猜想。
(l)要测量斜面的机械效率,除了长木板和木块(如图所示)外,还需要的主要测量工具是刻度尺和______________________。
(2)在实验过程中,应沿斜面向上拉动木块,使其做________运动。
(3)要验证以上猜想,需要控制不变的因素有:________________________________。
(4)斜面在我们生活中的应用有________________________________________(只写出一条即可)。
(l)干簧管(也叫干簧继电器)比一般机械开关结构简单,体积小,工作寿命长;而与电子开关相比,它又有抗负载冲击能力强的特点,工作可靠性很高。如图甲所示,是干簧管的结构简图,其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片,被固定于玻璃管上。
①如图乙所示,当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时,干簧管的两磁簧片被磁化,则磁簧片ab的b端为______极;磁簧片cd的c端为______极,它们将因相互______而触接。
②如图丙所示,是小明同学用干簧管自制的水位自动报警器的结构简图。当水面在A、B之间正常水位时,上、下两干簧管都远离条形磁铁,没被磁化是断开的,红、绿灯都不发光,电铃不响;当水面上升到最高水位A 处时,______灯发光,电铃响;当水面下降到最低水位B 处时,______灯发光,电铃响,这样通过红、绿灯的发光情况就可判断水位是否正常。(2)小红通过实验研究某电热器的发热功率与通电电流的关系,她使用同一个电热器(其阻值R 不变),多次改变这个电热器两端的电压,然后将实验中测量的电流值及对应的电功率画成如图所示的图像。
①请你根据图像,补充完整表格中的数据:
I ( A ) |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
P ( W ) |
4 |
16 |
②根据这些数据推算,这个电热器的功率P与电流I 两者之间的关系式是________。
在探究“平面镜成像特点”的实验中
(l)如图所示,在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛,再拿一支没有点燃的相同蜡烛,在玻璃板后面移动,直到跟前面那支蜡烛的像_______________。若用光屏替换玻璃板后面的蜡烛,在玻璃板后面观察光屏,将__________(选填“能”或“不能”)观察到玻璃板前面点燃蜡烛的像。
(2)实验数据如下表:
物到平面镜的距离/cm |
像到平面镜的距离/cm |
像与物大小比较 |
|
第一次 |
12.0 |
12.0 |
等大 |
第二次 |
15.0 |
15.0 |
等大 |
实验表明:平面镜所成的像是虚像,像与物的大小______,像到平面镜的距离______物体到平面镜的距离。