某物理兴趣小组的同学开展了“通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度的关系”的探究实验。
[提出问题]通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度有什么关系呢?
[实验器材]边长AB不同的矩形线圈a、b、c三个,足够宽的U形磁铁、弹簧测力计、电源、开关各一个,足够的导线。
[设计和进行实验]
(1)如图所示,用弹簧测力计测量矩形线圈a的重力,再将a放入磁场中,通电后读出弹簧测力计的示数即线圈受到的拉力大小,比较线圈所受拉力与其重力的大小,发现拉力大于重力,说明通电线圈受到的磁场力的方向是_____的;
(2)换用不同的矩形线圈,重复上述步骤进行实验,每次实验时,控制所研究的线圈边长在磁场中的位置相同,且保持磁场和_____的方向不变,比较线圈所受拉力与其重力的大小;
(3)将三次实验相关数据比较后的结果填入以下表格:
线圈AB边的长L/cm | 最短 | 较长 | 最长 |
拉力与重力的差值ΔF/N | 最小 | 较大 | 最大 |
[分析与论证]控制实验中的有关变量相同时,根据实验数据进行分析,说明通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有关,长度越长,所受的磁场力越_______;
[提出新问题]为什么上述实验中总是拉力大于重力呢?
[再次设计和进行实验]
甲同学:用同一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将________位置互换,实验结果说明拉力小于重力;
乙同学:用另一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将线圈中________改变,与甲同学改变的变量不一样,实验结果也说明了拉力小于重力;
[猜想]借助以上实验,该物理兴趣小组的同学将知识迁移,从而提出了以下合理的猜想:通电导体在磁场中所受力的大小,除了与导体在磁场中的长度有关外,还与_______和_____ 有关。
“620”创新实验小组的同学进行了“探究电流与电压、电阻的关系”的实验。
[提出问题] 通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
[小民同学猜想]导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
猜想的依据:_______是形成电流的原因。
[小杰同学猜想]导体两端的电压一定时 ,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
猜想的依据:电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小。
[实验器材]电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一个,开关一个,定值电阻三个(5Ω、10Ω、15Ω),滑动变阻器两个(“20Ω 2 A”“50Ω 1 A”),导线若干。
[进行实验]
(1)如图所示,小民同学连接完电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表指针超过量程;其操作中存在的错误是__________________;
(2)小民同学纠正错误后继续实验,通过改变定值电阻R两端的电压,将电流表与电压表测得的数据记录在表一中,通过分析实验数据,验证了其猜想是_______( 填“正确”或“不正确”)的;
表一
电压U/V | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.8 |
电流I/A | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.24 | 0.28 |
表二
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
电流I/A | 0.3 | 0.15 | 0.10 |
(3)小杰同学正确连接电路验证其猜想时,先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V。并记下电流值;再分别换用10Ω、15Ω的电阻,重复上述实验,得到了表二中的实验数据,分析数据可验证其猜想是正确的。实验中需要多次移动变阻器滑片的目的是___________;
(4)小豪同学在验证小杰同学的猜想时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3V,也完成了实验探究,且告诉老师,他得到的数据与表二数据相同;
[交流评估]
(5)小杰认为小豪一定是抄了他的实验数据,通过表二中的数据可以计算电压的值,不可能是小豪说的“电压表示数为3 V”。老师检查了小豪的实验后,告诉小杰,小豪的实验数据没有问题。
请你说明小豪实验时,电压表是如何测量出3 V的?
答:_________________;小豪选择的滑动变阻器规格是____________;
(6)老师对小民同学做了5次实验给予了肯定,同时建议实验中调节滑动变阻器时,最好使定值电阻两端的电压呈整数倍的变化,这样做的好处是_________________。
小明同学利用天平和量筒测量了一小块矿石的密度。
(1)把天平放在水平台上,并将游码移至标尺左端零刻度线处;发现指针在分度盘标尺上的位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向____调节;
(2)用调节好的天平测量矿石的质量,天平平衡时,砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示,则矿石的质量为____g,再用量筒测得其体积如图丙所示,由此可算得矿石的密度为______g/cm3;
(3)若第一次测量实验完毕后,该矿石脱落了一小部分,在对它进行第二次测量实验时,全按照以上规范操作,则它的密度将_____(填“ 变大”“变小”或“不变”);
(4)请你按照第一次测量实验的步骤,设计一个记录实验数据的表格_____(不用填写数据)。
在初中物理学习过程中,同学们利用不同的实验装置或仪器仪表进行了很多有趣的实验探究。利用图1所示的实验装置,探究了________,得出的规律是_______________;利用图2所示的实验装置探究了凸透镜成像的规律,当物距等于2倍焦距时,将光屏移动到合适的位置,可以呈现出______、______的实像,利用该规律还可以测出凸透镜的________;采用图3所示的仪表测量某用电器的电流时,必须与该用电器_____联,此时,电流表若是选用了小量程,则指针所指的读数为____A。
如图所示为某电压力锅的工作原理图。L是发光二极管指示灯,R1是主加热器,R2是保压加热器,R0是特殊电阻(阻值随锅内温度变化而改变,从而与其他元件共同实现开关自动切换),R1的额定功率为900 W。接通电路时,开关S自动与触点a、b闭合,开始加热;当锅内水温达到110 ℃时,S自动与触点a、b断开,并与触点c接通,开始保压,此时锅内水温不变,且不沸腾。
(1)在保压状态下,加热器正常工作2 h耗电0.2 kW·h,求R2的阻值;
(2)用该电压力锅对5 L、20℃的水加热,正常工作35 min后锅内水温刚好达到110℃,求该电压力锅的电热效率。
如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,小灯泡上标有“6 V 3 W”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响),电流表的量程为“0~0.6 A”,滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”。
(1)若断开开关S,闭合开关S1和S2,将滑动变阻器的滑片P移到最右端,当电流表示数为0.6 A时,求R1的阻值;
(2)若断开开关S和S1,闭合开关S2,移动滑动变阻器的滑片P,当电流表示数为0.2 A时,求滑动变阻器接入电路的电阻;
(3)若电压表选择“0~3 V”的量程,利用图中元件,在保证各电路元件安全的前提下,求电路工作时消耗的最小电功率。