在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所-优题课

在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R₁和R₂是两根电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“○”表示，“○”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：

1．如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，通过计算，分析说明电热丝R₁和R₂的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，分别对应哪一档加热功率?
2．小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电热丝，并按电路图连接好。经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。
3．使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什么?

科目物理题型实验题难度中等

知识点：电功率的计算热平衡方程的应用欧姆定律的应用

运用知识解决问题：

（1）如图1，轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后，先关闭阀门 $B$ 和阀门 $D$ ，再打开阀门　　，当闸室中水位与上游水位　　时，打开阀门 $C$ ，船驶入上游。

（2）如图2， $A$ 、 $B$ 两物体叠放在水平地面上静止。请画出物体 $A$ 的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $OA : OB = 4 : 1$ ．放在水平地面上的物体甲的重力 $G_{甲} = 125 N$ ，底面积 $S_{甲} = 1 \times 10^{- 2} m^{2}$ ．当杠杆水平平衡时，物体甲对地面的压强 $p_{甲} = 1 \times 10^{4} Pa$ ，则物体乙的重力 $G_{乙} =$ 　　。（请写出解题思路）

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究密度概念的建构：

表格图象

铝块	$m / g$	$V / c m^{3}$
1	27.0	10
2	40.5	15
3	81.0	30

请利用表格中的数据，用描点法画出铝块的 $m - V$ 图象

结论

同种物质的质量与体积的比值是　　的。

问题讨论

小雨用天平和量筒测量饮料的密度，运用的科学方法是　　法。他的实验步骤如下：①用天平测出空烧杯的质量 $m_{0}$ ；②用量筒测出饮料的体积 $V$ ；③把饮料从量筒倒入空烧杯，测出烧杯和饮料的总质量 $m_{1}$ ；④代入公式 $ρ = \frac{m}{V} =$ 　　求出饮料的密度。测出的饮料密度值比真实值　　（填“偏大”或“偏小” $)$ 。

（2）探究影响滑动摩擦力大小的因素：

猜想	小雨猜想：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小和速度大小有关。
过程	叶子姐姐认为小雨的猜想不对，于是进行了如下实验： ①如图甲，用弹簧测力计以速度 $v_{1}$ 匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计示数为 $F_{1}$ ； ②如图乙，在木块上加放砝码，以速度 $v_{1}$ 重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_{2}$ ； ③如图丙，改变拉动速度，以速度 $v_{2}$ 重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_{3}$ 。发现： $F_{1} < F_{2} = F_{3}$ 。说明：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小有关，与速度大小　　。这就证明小雨的猜想是　　。
程序	提出问题 $- -$ 　　 $- -$ 实验反驳 $- -$ 得出结论。
作图	画出图甲中木块在水平方向上所受力的示意图。
问题讨论	把一个钢笔帽竖放在静止的木块上，突然向右拉动木块，发现钢笔帽　　倾倒（填“向右”或“向左” $)$ ，这说明物体具有惯性。

运用知识解决问题：

（1）叉鱼时要瞄准鱼的下方，因为水中的鱼反射的光在水面发生折射，折射光线　　法线，人逆着折射光线看到水中鱼的虚像在其　　（填“上方”或“下方” $)$ 。

（2）请画出图1中经凹透镜折射后的光线。

（3）如图2是 $200 g$ 冰的熔化图象，它在 $CD$ 段吸收的热量是多少？（请写出计算过程）

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究水沸腾时温度变化的特点：

表格

时间 $/ \min$	0	1	2	3	4	5	6	7
温度 $/^{°} C$	90	92	94	96	98	98	98	98

结论

水沸腾过程中，不断吸热，温度保持　　 $^{°} C$ 不变。

方法

实验中通过　　来说明水吸收热量的多少，运用的科学方法是转换法。

问题

再增加烧杯、红墨水和滴管，可验证“热运动和温度的关系”；分别在质量相等的 $30^{°} C$ 、 $50^{°} C$ 、 $80^{°} C$ 的水中滴入等量红墨水，观察水的颜色变化快慢。设计记录表格：

实验次数	1	2	3

（2）探究光的反射定律：

过程

方法

如图，让一束光贴着纸板沿 $EO$ 射到 $O$ 点，把纸板 $NOF$ 向后折，在 $NOF$ 面上　　（填“能”或“不能” $)$ 观察到反射光线。这说明：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在　　。运用的科学方法是　　法。

问题

结论

如图， $a$ 、 $b$ 是两支相同的蜡烛，当 $b$ 与 $a$ 的像完全重合时，移去 $b$ 换上光屏，光屏上观察不到像，说明 $a$ 的像是　　（填“实像”或“虚像” $)$ 。

“测量小灯泡的电功率”的实验电路图如图甲所示，电源电压恒为 $6 V$ ，小灯泡的额定电压为 $2.5 V$ 。

（1）请用笔画线代替导线将图乙中的实物连接完整。

（2）现有滑动变阻器 $R_{1} (5 Ω 0.3 A)$ 和 $R_{2} (50 Ω 1 A)$ ，实验时应选用滑动变阻器　　；

（3）闭合开关 $S$ 前，应将滑动变阻器的滑片 $P$ 滑到　　端（填“ $A$ ”或“ $B$ ” $)$ ；

（4）闭合开关后，小明发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他首先应该操作的是　　

（填序号）

$A$ ．检查电路是否开路

$B$ ．检查电路是否短路

$C$ ．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

（5）实验过程中，移动滑动变阻器的滑片 $P$ 的同时，眼睛应注视　　（填序号）

$A$ ．电压表示数 $B$ ．电流表示数 $C$ ．滑动变阻器滑片

（6）调节滑片 $P$ 至某位置时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$ ；

（7）图丁是小明根据实验数据绘制的小灯泡的电流与电压关系图象。由图象可知，小灯泡的阻值随电压的增大而　　（填“增大”、“减小”或“不变” $)$ 。