2017年5月30日，蛟龙号载人潜水器在世界最深的马里亚纳海-优题课

2017年5月30日，“蛟龙号”载人潜水器在世界最深的马里亚纳海沟进行了本年度的第4潜，当地时间7时03分开始下潜，10时21分抵达预定 $6700 m$ 深处，近距离在该深度处拍摄到了狮子鱼游弋的影像，获取到了基岩蚀变岩石、沉积物、生物和近底海水样品，已知“蛟龙号”的总体积为 $84 m^{3}$ ． $(ρ_{海水} = 1.0 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g = 10 N / kg)$

据此计算：

（1）“蛟龙号”潜水器下潜的速度为多大？（结果保留两位小数）

（2）“蛟龙号”潜水器未向水舱充水时的总质量为 $22 t$ ，并且漂浮于海面上，求此时它排开海水的体积是多少？欲使“蛟龙号”完全浸没，至少应向水舱中充多少吨海水？

（3）狮子鱼头部上表面 $1 \times 10^{- 4} m^{2}$ 的面积上受到的海水压力是多大？

（4）若将获取到的岩石样品取一小块，用天平和量筒测出它的质量和体积如图所示，则该岩石的密度为多少千克每立方米？

科目物理题型综合题难度中等

知识点：压强的大小及其计算速度的计算液体的压强的计算密度的计算量筒的使用阿基米德原理的应用物体的浮沉条件及其应用

阅读下列短文，回答问题。

热敏电阻温度计

热敏电阻是用半导体材料制成的电阻，其阻值随温度的变化而变化，如图甲所示为某型号热敏电阻的实物图，阻值随温度升高而变小的，称为负温度系数热敏电阻：阻值随温度升高而变大的，称为正温度系数热敏电阻，利用热敏电阻的特性做成的温度计，叫做热敏电阻温度计。

如图乙所示为热敏电阻 $R_{1}$ 的阻值随温度 $t$ 变化的图象（为方便计算，已将图线作了近似处理）。图丙是用 $R_{1}$ 做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图，其中电源电压可在 $0.60 V ~ 1.20 V$ 之间调节， $R_{2}$ 为定值电阻，阻值为 $100 Ω$ ．该电路工作原理是：当保持通过 $R_{1}$ 的电流不变时， $R_{1}$ 两端的电压随电阻均匀变化（即随温度均匀变化），故只需将电压表 $V_{1}$ 表盘的刻度改成相应的温度刻度，就可以直接从 $V_{1}$ 表盘上读出温度值。测量时，将 $R_{1}$ 放入待测温度处，闭合开关，调节电源电压，使 $V_{2}$ 表的示数保持 $0.20 V$ 不变（即电路中的电流保持 $2 mA$ 不变），再从 $V_{1}$ 表盘上读出待测温度 $t$ 。

（1）热敏电阻 $R_{1}$ 是　　（选填"正"或"负" $)$ 温度系数热敏电阻。在标准大气压下，将 $R_{1}$ 放入冰水混合物中时， $R_{1}$ 的阻值是　　 $Ω$ 。

（2）测温时，保持 $R_{2}$ 两端电压为 $0.20 V$ ， $R_{1}$ 两端的电压随温度升高而　　（选填"变大""变小"或"不变" $)$ 。

（3）某次测温时， $V_{1}$ 表盘上显示的温度是 $20^{°} C$ ，此时电源电压为　　 $V$ 。

（4）该热敏电阻温度计测量温度的范围为　　 $^{°} C$ 。

小明家的台灯是通过电位器来调节亮度的。他猜想：台灯变亮时电位器消耗电能的功率会变小，为此他设计了甲所示的电路进行探究。已知电源电压为 $4 V$ 并保持不变，电压表 $(0 - 3 V) 2$ 个，电流表 $(0 - 0.6 A)$ ，滑动变阻器规格为" $20 Ω 1 A$ "，小灯泡 $L$ 标有" $2.5 V 1.25 W$ "字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。

（1）电路中 $a$ 是　表， $b$ 是　　表，

（2）实验中，小灯泡正常发光时电流表的示数为　　 $A$ 。

（3）根据实验数据，绘制出滑动变阻器的电功率 $P_{R}$ 与小灯泡的电功率 $P_{L}$ 的关系如图乙所示。由图可知：小灯泡的电功率（亮度）变大时，滑动变阻器的电功率　　。

（4）假设实验所用的小灯泡能承受的最大电压可以高出其额定电压的 $\frac{1}{4}$ ，在确保电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的电功率变化范围是从　　 $W$ 至　　 $W$ 。

受"曹冲称象"的启发，小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水（密度为 $ρ_{水})$ 、油性笔等，测量小玻璃珠的密度，如图1所示，实验步骤如下（请将步骤④补充完整）。

①如图甲，取一定数量的小玻璃珠放入空碗中，再把碗放入盛有水的水盆中，用油性笔在碗外壁上标记水面的位置：

②如图乙，往量筒内倒入适量的水，记下量筒中水的体积 $V_{1}$ 。

③如图丙，取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中，记下小玻璃珠和水的总体积 $V_{2}$ 。

④如图丁，将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内，直到标记处与碗外水面　　，记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积 $V_{3}$ 。

完成下列填空（选用 $V_{1}$ 、 $V_{2}$ 、 $V_{3}$ 和 $ρ_{水}$ 表示以下物理量） $:$

（1）小玻璃珠的总体积为 $V =$ 　　。

（2）小玻璃珠的总质量为 $m =$ 　　。

（3）小玻璃珠密度的表达式为 $ρ =$ 　　

（4）在不改变实验方法的前提下，请提出一条提高测量精度的措施：　　（示例：在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗）。

爱动脑筋的小华对如图甲所示的钟进行了如下探究；

（1）当要设定响铃时间时，先将闹铃开关闭合，再将定时指针调到指定时间，只有当时针转至与定时指针重叠时，定时开关也闭合，此时电动机工作，带动铃锤敲击铃碗，铃才能发声。下列图乙中A、B、C三个电路图，能满足上述要求的是　　；

（2）图丙是闹铃的结构示意图。其中凸轮是一种具有凸起的呈曲面状的零件，弹性金属片上端连接铃锤，下端固定在∩形塑料架的顶端。如图丁所示，目前凸轮安装在N位置，为了达到不同的响度效果，凸轮的转轴还可以调换到M、P两个不同的位置。

图戊是凸轮转动一周过程中四个位置的工作示意图。电动机工作带动凸轮连续转动，凸轮反复交替推动∩形架的A、B两柱，使得∩形架绕O轴左右摆动，通过弹性片带动铃锤交替敲击两个铃碗，实现铃碗振动发声。

F为凸轮对A柱的作用力，请你在图戊的④中，画出此时F的力臂L；

（3）电动机工作时将电能转化为　　能。根据图戊反映的工作原理，在凸轮转动一周的过程中，铃锤共敲击铃碗　　次；

（4）小华发现闹钟铃声过大，会影响到他人休息。她应该怎样调节凸轮的位置，使铃声的响度减小？答　　。这属于在　　处减弱噪声。

某同学在探究“电压一定时，通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，所用的实验器材有：两节干电池，电流表、电压表、滑动变阻器及开关各一个，定值电阻和导线若干。实验电路如图甲所示。

（1）连好电路后，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片移动到　　接线柱那一端（选填“a”或“b”）。

（2）该同学用开关“试触”时，发现电压表和电流表均无示数。他检查导线与各接线桂均接触良好，猜想可能是滑动变阻器出现了断路。他另外取来一根导线，用这根导线验证出猜想是正确的。写出他的做法和观察到的现象。

（3）该同学排除故障后，进行实验，记录的实验数据如下表：

电压U＝2.4V

实验次数	1	2	3	4	5	6
电阻R/Ω	4	8	12	16	20	24
电流I/A	0.60	0.30	0.20	0.15	0.12	0.10

①分析实验数据得出的探究结论是：　　。

②在图乙的方格纸上画出电流I与电阻R的关系图象。

③从图象中可以看出，当电阻R＝18Ω时，电流为　　A。