如图所示是汽油机的冲程。-优题课

小明学习了《电磁感应发电机》一节内容后，他查阅了有关资料，知道在电磁感应现象中闭合电路之所以能产生电流，是因为在电路中产生了电压，为了研究这个电压，他买了一套如图甲所示的装置。图中有机玻璃管长度为 $1.5 m$ ，当圆柱形强磁体（直径略小于有机玻璃管内径）从有机玻璃管中下落穿过线圈时，与线圈相连的电压显示器可以显示此时的电压大小。小明想利用此装置探究电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的关系。他进行了如下实验（忽略强磁体下落过程中所受阻力的影响） $:$

（1）小明将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在有机玻璃管 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 处，如图乙所示。他想探究的是电压与　　之间的关系。为了使实验效果对比明显，三个线圈之间的距离应该　　（选填“近一些”或“远一点” $)$ ；

（2）小明分三次在距管口 $90 cm$ 处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件，每次都是从管口处由静止开始释放强磁体，记录的实验数据如下表：

线圈匝数 $N$	实验次数	电压显示器示数 $U / V$	电压测量值 $U / V$
300	1	2.62	2.51
	2	2.50
	3	2.41
600	1	5.03	5.00
	2	4.84
	3	5.14
900	1	7.68	7.50
	2	7.38
	3	7.45

请根据上表电压测量值和对应的线圈匝数在图丙坐标纸上描点作图，分析图象可知：　　。

船只停泊在岸边时，常常将缆绳缠绕在码头的立柱上，为什么缆绳要缠绕多圈呢？某校课外兴趣小组展开了研讨，他们猜想：绕绳的圈数越多，绳和立柱间的摩擦力越大，且摩擦力与绕绳的圈数成正比。为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如下的实验进行探究：

（1）如图甲所示，将弹簧测力计挂在铁架台上，用棉线将重物挂在弹簧测力计下方，测出其重力为 $7.6 N$ ，将数据记录在表格中；

（2）如图乙所示，将铁棒固定在铁架台上，将棉线在铁棒上绕1圈，读出弹簧测力计的示数为 $2.9 N$ ，老师告诉同学们，用重力减去弹簧测力计的示数，就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力，随后同学们算出此时的摩擦力为 $4.7 N$ ；

（3）逐渐增加棉线绕在铁棒上的圈数重复实验，直至弹簧测力计的示数接近于0，并将有关数据记录在表格中；

（4）棉线绕3圈时，弹簧测力计示数如图丙所示，此时示数为　　 $N$ ，棉线与铁棒之间的摩擦是　　（选填“静摩擦”或“滑动摩擦” $)$ ，该摩擦力的大小为　　 $N$ ；

（5）分析实验数据，在弹簧测力计的示数接近0之前，关于摩擦力与绳子缠绕圈数之间关系的探究结论是：　　。

棉线绕的圈数	弹簧测力计的示数 $F / N$	摩擦力的大小 $f / N$
0	7.6	0
1	2.9	4.7
2	1.1	6.5
3
4	0.2	7.4
5	0.1	7.5

某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体。它们的材料相同，外形都如图甲所示，他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下，他们测量了部分导体厚度 $h$ 、边长 $a$ 和电阻 $R$ ，并记录在表格中。（在测量电阻时，老师要求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路；实验时环境温度保持不变。 $)$

根据以上信息，请回答下面问题：

（1）分析表格中的数据可得：该种导体电阻大小与边长 $a$ 　　（选填“有关”或“无关” $)$ ，与厚度 $h$ 成　　（选填“正比”或“反比” $)$ 。

（2）从该种导体中，选取了厚度 $h$ 之比为 $2 : 3$ 、边长 $a$ 之比为 $2 : 1$ 的两个导体 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ ，按图丙方式串联后接在闭合电路中，设两端的电压为 $U_{1}$ ， $R_{2}$ 两端的电压为 $U_{2}$ ，则 $U_{1} : U_{2} =$ 　　。

（3）现代集成电路技术需要电子元件微型化，且集成度越高，电子元件越需要微小。现某集成电路需要一只阻值为 $1.6 \times 10^{- 3} Ω$ 的该种导体，小华从边长 $a$ 为 $5 mm$ 、 $10 mm$ 、 $15 mm$ 、 $20 mm$ 的四个导体中选择了边长为 $5 mm$ 的导体。与其它三个导体相比，请分析该导体工作时的优缺点：　　。

次数	厚度 $h / mm$	边长 $a / mm$	电阻 $R / \times 10^{- 3} Ω$
1	1	5	1.6
2	1	10	1.6
3	1	15	1.6
4	1	20	1.6
5	2	10	0.8
6	4	10	0.4
7	5	10	0.32

如图中所示，在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为 $4.5 V$ ，小灯泡额定电压为 $2.5 V$ ，电阻约为 $10 Ω$ 。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）连接电路时，开关应处于　　状态。

（3）实验中无论怎么移动滑片 $P$ ，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是　　（写出一种即可）

（4）排除故障后，移动滑片 $P$ 到某位置，电压表示数如图乙所示，示数为　　 $V$ ；要测量小灯泡的额定功率，应将滑片 $P$ 向　　（选填“ $A$ ”或“ $B$ ” $)$ 端移动，使电压表示数为　　 $V$ 。

（5）移动滑片 $P$ ，记录多组对应的电压表和电流表的示数，绘制成 $I - U$ 图象。根据图内所给的信息。计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$ 。

如图所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，已知凸透镜的焦距为 $10 cm$ 。

（1）为了便于观察实验现象，实验环境应该　　（选填“较亮”或“较暗” $)$ 一些。

（2）组装并调整实验器材。使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的　　上。

（3）如图所示，当蜡烛距离凸透镜 $40 cm$ 时，移动光屏，可在光屏上找到一个清晰的倒立、　　（选填“放大”、“等大”或“缩小” $)$ 的实像。日常生活中　　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜” $)$ 就是利用这一原理工作的。

（4）将图中的凸透镜换成焦距为 $30 cm$ 的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，在光具座上移动光屏，　　（选填“能”或“不能” $)$ 找到某一位置，使像清晰的呈现在光屏上，理由是　　。