小明、小红和小亮在做探究影响导体的电阻大小因素实验时，做出了-优题课

小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时，做出了如下猜想。
猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示

⑴如图所示电路，闭合开关后，在M、N之间分别接上不同导体，通过观察相关现象来比较导体电阻大小，小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点：
小明认为：电流表是多余的，观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小。
小红认为：灯泡是多余的，根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小。
小亮认为：灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表。
你赞同_______(选填“小明”、“小红”或“小亮”)的观点。
⑵为了验证猜想二，可依次把M、N跟________（选填“A、B、C、D”）的两端相连，闭合开关，记下电流表的示数，分析比较这两根电阻丝电阻的大小。
⑶依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接，闭合开关，电流表的示数不同，分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小，可探究电阻跟_________的关系，其结论是_________________________________。
⑷小丽在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，她利用这根电阻丝和上述电路，不能够完成猜想______（选填“一”、“二”或“三”）的实验验证。

科目物理题型实验题难度中等

知识点：伏安法测电阻的探究实验

牛顿曾说过，如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩膀上。这体现了牛顿谦逊的品质。但前任的研究确实对牛顿产生了启迪，其中的一位巨人就是伽利略，他400多年前的研究思想一致闪耀着理性的光辉。

伽利略之前观测到，钟摆来回摆动的高度是相同的，如图甲。因此他设想了这样一个实验：在左边一个固定的斜坡上滚下一个球，球又滚上右边不同坡度的斜坡，如果球没有受到摩擦的作用，他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样，好像这个球“记住”了起始高度。经过进一步思考，伽利略推断，如果右边的斜坡变成平坦，球将会一直匀速滚动下去，如图乙。

（1）像科学家那样“进一步思考”：图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置，他认为当斜坡倾角变小时，　　。于是他大胆推测：当斜坡变成平坦时，球的速度不再变小，球将做匀速滚动。

（2）伽利略认为，球匀速滚动是球的“自然运动”状态。“自然运动”是球所具有的属性。在我们今天看来，球的这种属性称为　　。

（3）我们学习了“能量”的知识后知道，事实球“记住”的是能量。因为有摩擦的存在，球将不会到达起始高度，因此过程中球的机械能减少，但减少的机械能转化为　　能，而能的总量保持不变。

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？