在实验条件受限制的情况，创造性地设计实验能解决一些实际问题。-优题课

在实验条件受限制的情况，创造性地设计实验能解决一些实际问题。
小柯测量食盐水密度，能找到的器材有：两个相同的透明杯子、清水（ρ_水=1克/厘米³）、食盐水、记号笔和托盘天平。因为没有量筒，液体体积无法直接测量，小柯想到借助于V_食盐水=V_水的方法，用天平测得m₁=52.0克、m₂=132.0克、m₃=141.6克，利用三个数据完成了食盐水密度的测量。他的测量过程与方法如下图。

结合实验图解，ρ_食盐水= 克/厘米³。

科目物理题型实验题难度中等

知识点：生活中的凝华现象

电灯是一项伟大的发明，没有人能独享这份荣耀，它经历着如下的“进化史”；

1879年，托马斯 $\cdot$ 爱迪生发明碳丝灯，通电后碳丝温度高达 $2000^{°} C$ 左右，进入白炽状态而发光，所以也称“白炽灯”。

1910年，美国通用电气实验室发现用钨丝制造的灯既便宜又明亮。

1934年，欧文 $\cdot$ 米兰尔进一步改进，将灯丝烧成螺旋形，使发出的光更明亮。

20世纪30年代，人们研制出了荧光灯，利用发光气体发出的光使灯里的涂膜发亮。它比普通灯温度低并省电。

最近，人们还发明了大功率 $LED$ 灯，它更省电，寿命更长。

请回答：

（1）为了安全用电，控制灯的开关必须接在家庭电路的　　线上。

（2）如图，灯丝烧成螺旋形的原因是　　（选填“增加”或“减少” $)$ 散热。

（3）5瓦的 $LED$ 灯与100瓦的白炽灯正常发光时的亮度相当。若用1只5瓦的 $LED$ 灯代替100瓦的白炽灯使用4万小时，请通过计算说明选择哪种灯比较经济？

注：目前电费0.53元 $/$ 千瓦时，其他数据如表。

灯的种类	额定功率	使用寿命	市场价格
白炽灯	100瓦	1万小时	3元 $/$ 只
$LED$ 灯	5瓦	4万小时	20元 $/$ 只

小明在学习物体浮沉条件时，由于调制食盐水密度的操作不够精准，导致实验中鸡蛋很难悬浮在食盐水中，于是他对实验进行了改进：分别用量筒和烧杯等器材配制了三杯不同质量分数的酒精溶液，其中图甲 $B$ 烧杯中的酒精与水的体积比为 $9 : 6$ ．用注射器吸取密度为0.9克 $/$ 厘米 $^{3}$ 的食用油分别在三杯酒精溶液中部注射一团油滴，一段时间后，如图甲所示。再过一段时候后，小明观察到油滴所处的状态如图乙所示。

为此，他作了如下探究：

【提出问题】______

【建立假设】假设一：可能是油滴的密度变小了。

假设二“可能是酒精溶液的密度变大了。

【实验方案】针对“假设一”的实验：用注射器吸取图乙任一烧杯中的油滴，将油滴注入到某一溶液中，观察其浮沉状况。

针对“假设二”的实验：先测定酒精溶液密度为 $ρ_{1}$ ，敞口放置一段时间后再次测定它的密度为 $ρ_{2}$ ，比较 $ρ_{1}$ 和 $ρ_{2}$ 的大小。

【得出结论】油滴密度不变，酒精溶液密度变大。

请回答：

（1）根据小明所作的假设，推测小明所提出的问题是：　油滴沉浮变化的原因是什么　？

（2）针对“假设一”的实验中，“某一溶液”是　　，

（3）小明经过思考，对“酒精溶液密度变大”这一结论作出合理的解释，即　　。

小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：

（1）重为 $5 N$ 的钩码挂在 $A$ 点时，人的拉力 $F$ 为 $4 N$ ，钩码上升 $0.3 m$ 时，动力作用点 $C$ 上升 $0.5 m$ ，此时机械效率 $η_{1}$ 为多大？

（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到 $B$ 点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点 $C$ 仍然上升 $0.5 m$ 。问：人的拉力 $F$ 与第一次相比　变小　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$ 。比较此时的机械效率 $η_{2}$ 与 $η_{1}$ 的大小并用学过的知识给以推导。

如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“ $6 V 6 W$ ，线圈电阻 $2 Ω$ ”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过 $2 A$ ，求：

（1）启动时，变阻箱 $R$ 的阻值至少多大？

（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱 $R$ ，使电动机进入正常工作状态，此时 $R$ 消耗的电功率为多大？

实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像，回答下列问题：

（1）光屏上像的性质为　　。

（2）关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子　　。

（3）从图中读出物距为　　 $cm$ ，并推算出焦距为　　（选填字母）。

$A$ ． $f < 15 cmB . 15 cm < f < 20 cm$ $C$ ． $f > 30 cm$

（4）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，是否仍然成像？　　。