【2015年湖北省潜江市中考物理】如图所示，是测量滑轮组机械-优题课

【2015年湖北省潜江市中考物理】如图所示，是测量滑轮组机械效率的实验装置．

（1）用弹簧测力计竖直向上缓慢拉动重为5N的钩码，由图示可知拉力大小为 N，将弹簧测力计向上移动12cm，则钩码上升的高度为 cm，该滑轮组的机械效率是（结果保留到0.1%）．
（2）提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更轻巧．若如图装置中动滑轮的重为G₁，用它提升一重物，滑轮组的机械效率为75%；改用一个轻质材料制作的重为G₂的动滑轮后，再提升同一重物，滑轮组的机械效率提高到了90%，则G₂与G₁之比为（不计绳重及各处的摩擦）．

科目物理题型综合题难度中等

知识点：滑轮（组）机械效率的测量实验

测量盐水的密度，方案如下：

（1）用天平和量筒进行测量

请完成实验步骤：

①用天平称出烧杯和盐水的总质量 $m_{1}$ ；

②将烧杯中的适量盐水倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积 $V$ ；

③　　；

④利用上述所测物理量，写出盐水密度的表达式 $ρ_{盐} =$ 　　。

（2）用液体密度计直接测量

因为盐水的密度比水的大所以选用最小刻度是 $1.0 g / c m^{3}$ 的液体密度计它的测量原理是：

密度计放入不同液体中，都处于漂浮状态，它所受的浮力　　（选填“大于”“等于”或“小于”）重力；被测液体密度越大，其排开液体的体积越　　，所以它的刻度是从 $1.0 g / c m^{3}$ 　　（选填“由下而上”或“由上而下”）顺次标记1.1、1.2、 $1.3 \dots$ 。

如图甲是某酒精浓度检测仪的原理图。电源电压保持不变， $R_{1}$ 为定值电阻， $R_{2}$ 为酒精气体敏感电阻，它的阻值随酒精气体浓度变化曲线如图乙。闭合开关，驾驶员呼出的气体中酒精浓度越大， $R_{2}$ 的阻值　　，电压表示数　　，当电压表示数达到一定值时，检测仪发出报警信号。

边长为 $20 cm$ 的薄壁正方形容器（质量不计）放在水平桌面

上，将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部，其横截面积为 $200 c m^{2}$ ，高度为 $10 cm$ 。如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体，圆柱体始终直立，圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示。 $(g$ 取 $10 N / kg)$

（1）判断圆柱体的密度与液体密度的大小关系，并写出判断依据；

（2）当圆柱体刚被浸没时，求它受到的浮力；

（3）当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为 $1 : 3$ 时，求容器内液体的质量。

问题解决 $- -$ 制作电子拉力计：

现有如下器材：

一个电压恒为 $12 V$ 的电源；一个阻值为 $20 Ω$ 的定值电阻 $R_{0}$ ；一个量程为 $0 ~ 0.6 A$ 的电流表；一个开关；若干导线；一根长为 $8 cm$ 、阻值为 $40 Ω$ 的均匀电阻丝 $R_{1}$ （它的阻值与其长度成正比）；一根轻质弹簧，一端可以固定，另一端和金属滑片 $P$ 固定在一起 $(P$ 与 $R_{1}$ 间的摩擦不计），它的伸长量与受到的拉力关系图象如图乙所示。

（1）请利用上述器材制作电子拉力计，在图甲所示方框中画出设计的电路图。

（2）请推导出拉力 $F$ 与电流表示数 $I$ 的关系式，并在图丙所示的电流表表盘上标出拉力为 $0 N$ ， $20 N$ ， $40 N$ 对应的刻度值。

演绎式探究 $- - -$ 探究点电荷的电场强度

如果带电体间的距离比它们的大小大得多，这样的带电体可以看成是点电荷。

（1）实验发现，带电量分别为 $q_{1}$ 、 $q_{2}$ 的两个点电荷距离为 $r$ 时，它们之间的作用力 $F = k \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}}$ ，其中 $k$ 为常量，当 $q_{1}$ 和 $r$ 一定时， $F$ 与 $q_{2}$ 之间的关系图象可以用图甲中的图线　　来表示。

（2）磁体周围存在磁场，同样，电荷周围也存在磁场。电场对放入其中的电荷产生电场力的作用。点电荷 $q_{1}$ 和 $q_{2}$ 之间的作用力实际是 $q_{1}$ （或 $q_{2})$ 的电场对 $q_{2}$ （或 $q_{1})$ 的电场力。物理学中规定：放入电场中某一点的电荷受到的电场力 $F$ 跟它的电量 $q$ 的比值，叫做该点的电场强度，用 $E$ 表示，则 $E =$ 　　。

如图乙所示，在距离点电荷 $Q$ 为 $r$ 的 $A$ 点放一个点电荷 $q$ ，则点电荷 $q$ 受到的电场力 $F =$ 　　，点电荷 $Q$ 在 $A$ 点产生的电场强度 $E_{A} =$ 　　。

（3）如果两个点电荷同时存在，它们的电场会相互叠加，形成合电场。

如图丙所示，两个互成角度的电场强度 $E_{1}$ 和 $E_{2}$ ，它们合成后的电场强度 $E$ 用平行四边形的对角线表示。如图丁所示，两个点电荷 $Q$ 分别放在 $A$ 、 $B$ 两点，它们在 $C$ 点产生的合电场强度为 $E_{合}$ ．请推导证明： $E_{合} = \sqrt{2} \frac{kQ}{r^{2}}$ 。