测量是生活和学习中一项基本技能。（1）如图1所示，用刻度尺测-优题课

某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示；水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能，其内部电路（未画出）由开关 $S$ 和阻值分别为 $121 Ω$ 和 $48.4 Ω$ 的电阻丝 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时，固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。

（1）当处于高功率挡时，加热器工作 $2.5 \min$ 所产生的热量全部被 $1 kg$ 的水吸收后，水温升高了 $50^{°} C$ ．已知加热器处于低功率挡时的功率为 $400 W$ ，电压 $U = 220 V$ ，水的比热容 $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot^{\circ} C})$ 。

①求加热器处于高功率挡时的功率；

②请画出加热器内部电路。

（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为 $20 cm$ ，弹簧对浮块的弹力大小为 $6 N$ ，浮块（含磁铁）的质量为 $0.4 kg$ ， $g$ 取 $10 N / kg$ 。

①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；

②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为　　 $cm$ ，理由是　　。

某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以 $90 km / h$ 的速度匀速行驶 $10 \min$ 的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量 $E_{1} = 3 \times 10^{7} J$ ，其中 $η_{1} = 60 %$ 来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的 $η_{2} = 40 %$ 用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量 $E_{2} = 2 \times 10^{6} J$ ，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取 $q = 5 \times 10^{7} J / kg$ 。

（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是　　，产生的电能是从汽车的　　能转化而来的。

（2）求题述过程中汽车受到的阻力；

（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用 $m$ 表示。

①求汽车所消耗汽油的质量 $m$ ；

②请将下列表达式填写完整： $η_{1} E_{1} =$ 　　（用 $q$ 、 $m$ 、 $η_{2}$ 和 $E_{2}$ 表示）

如图1所示，装有 $0.01 m^{3}$ 水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为 $0.2 m^{2}$ 。

桶的质量忽略不计， $g$ 取 $10 N / kg$ 。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升 $2 m$ 的过程中，所用拉力为 $40 N$ ．求该滑轮组的机械效率。

小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系，他在实验中控制电压表示数为 $U_{0}$ 不变，相关器材规格已在图中标明。

（1）请用笔画线代替导线将电压表接入电路；

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最　　（选填“左”或“右” $)$ 端；

（3）闭合开关，将电阻箱调至某阻值，调节滑动变阻器时，他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化，经检查是由于某处被短路而造成的，被短路的是　　；

（4）小兵调节电阻箱阻值 $R$ ，进行多次实验，所绘制的 $I$ 与 $\frac{1}{R}$ 关系图线如图2所示，由此可知 $U_{0} =$ 　　

$V$ ，实验结论是：在电压一定时，　　；

（5）若由于电池电量不足，小兵换用 $4.5 V$ 电源后继续实验，进行了如下操作：

①将电阻箱阻值先调至 $4 Ω$ 进行实验，实验完成后断开开关；

②再将电阻箱阻值调至 $15 Ω$ 后，闭合开关进行实验；

则由于小兵在上述操作中的一个疏漏，将会导致　　。

（6）小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在 $5 Ω ~ 25 Ω$ 范围内，他将电阻箱阻值 $R$ 调至5个不同的值分别进行了实验，则他根据实验数据描点所绘制的与 $I$ 与 $\frac{1}{R}$ 关系图线不可能是图3中的　　（选填“甲”或“乙” $)$ ，理由是　　。

小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力 $F_{1}$ 和阻力 $F_{2}$ ， $l_{1}$ 和 $l_{2}$ 分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变 $F_{2}$ 、 $l_{1}$ 和 $l_{2}$ ，测得杠杆平衡时所需的拉力 $F_{1}$ ，来寻找 $F_{1}$ 、 $F_{2}$ 、 $l_{1}$ 和 $l_{2}$ 四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为 $0 ~ 5 N$ ，杠杆上每一格长 $10 cm$ 。

实验次数	阻力 $F_{2} / N$	阻力臂 $l_{2} / cm$	动力臂 $l_{1} / cm$	动力 $F_{1} / N$
1	4	33	30	4.4
2	4	18	30	2.4
3	4	7.5	30	1.0

（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿　　方向拉杠杆，并使之在　　位置平衡；

（2）小飞首先保持 $F_{2}$ 和 $l_{1}$ 不变而改变 $l_{2}$ ，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则 $F_{1} =$ 　　 $N$ ，此时杠杆的类型与　　（选填“筷子”或“老虎钳” $)$ 相同；

（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂 $l_{2}$ 时， $l_{2}$ 应不超过　　 $cm$ ；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有①保持　　不变而改变 $F_{2}$ ；②保持 $F_{2}$ 和 $l_{2}$ 不变而改变 $l_{1}$ 。