三、解答与探究（第25小题6分，第26小题6分，第27小题8分，第28小题7分，第29小题9分，第30小题9分，共45分）计算型问题解答时要有必要的文字说明、公式和运算过程，直接写出结果的不能得分．

25．（6分）山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟，质量为2t. 2013年4月，一男子钻到钟下玩耍，其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断，该男子被困于钟内．闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮组、站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，该男子趁机从钟下爬出脱困．(g取10N/kg)问：

(l)消防员们站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，请画出最省力的绳子绕法．

(2)消防员们在绳子自由端共施加4000N的力，使铜钟在1min内匀速缓慢上升60cm，请计算绳子自由端拉力做功的功率．

(3)此过程中滑轮组的机械效率是多少？

考点：功率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率．

专题：功、功率、机械效率．

分析：（1）人用力往下拉绳使铜钟升起，因此人的动力方向向下，重物运动方向向上，承重绳子的有效股数越多，拉力越大，绳子固定在定滑轮上，根据图示作出绳子的绕法．

（2）求出绳子自由端移动的距离，然后由功的计算公式求出拉力的功，然后求出功率．

（3）求出有用功，由效率公式求出滑轮组的机械效率．

解答：解：（1）承重绳子的有效股数越多越省力，滑轮组绕法如图所示．

（2）由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数n=6，

绳子自由端移动的距离s=nh=6×0.6m=3.6m，

拉力做的功W总=Fs=4000N×3.6m=14400J，

拉力的功率P=W/t=14400J/60s=240W；

（3）有用功W有用=Gh=mgh=2000kg×10N/kg×0.6m=12000J，

滑轮组的效率η=W有用、/W总=12000J/14400J≈83.3%；

答：（1）滑轮组绕法如图所示；（2）拉力的功率为240W；（3）滑轮组的效率为83.3%．

点评：本题考查了滑轮组作图、求拉力的功率、求滑轮组的效率等问题；用绳子连接滑轮组时，可以从定滑轮的下端挂钩绕滑轮引线，也可以从动滑轮的上端挂勾绕滑轮引线，找出符合题意的即可．也可以采用逆绕法连线，人用力往下拉绳使重物升起，可以从人的手向上绕定滑轮引线、连接即可．

26．（6分）因研究石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖之后，安德烈·海姆进而研究氧化石墨烯薄膜并获得新进展．为探究氧化石墨烯薄膜的物理特性，他进行了这样一组实验，如图所示：

①将氧化石墨烯薄膜覆盖在有刻度的空烧杯口上，测得总质量m1；

②将薄膜揭开，向烧杯内倒入酒精与水的混合物，盖紧薄膜，测得其总质量m2；

③一个月后，检查发现薄膜覆盖紧密完好，烧杯内液体体积明显减小，测得此时总质量m3；

④以后，烧杯内液体体积保持不变．

已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3，问：

(1)一个月后，烧杯内剩余的液体密度是多少？是何种物质？__________ _________

(2)实验说明氧化石墨烯薄膜具有怎样的物理特性？（写出两点即可）

① ___________________．

② ___________________．

27．（8分）严寒冬季，海面结了厚厚一层海冰．

（一）小明想：冰面下海水的密度是多大呢？于是他砸开冰面，进行实验探究：取长5cm、宽5cm、高8cm的长方体物块，悬挂在弹簧测力计下方，示数如图（甲）所示；将物块浸没在海水中，弹簧测力计示数如图（乙）所示．(g取10N/kg)问：

(1)海水的密度是多大？

（二）小华想：海水结成的海冰是否含有盐分呢？于是她进行实验探究：取一根空心吸管，将一些小铁钉从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来；将配重吸管放入纯水中，静止后如图（丙）所示；取一些海冰放人烧杯中，待海冰完全熔化后，将配重吸管放入其中，静止后如图（丁）所示．问：

(2)海冰熔化所得的液体密度为多大？海冰是否含有盐分？

(3)小华将此液体置于室外直至其表面又凝固了一层固体，将此固体捞出置于空容器中直至完全熔化成新液体，请合理猜想，新液体的密度可能为__________kg/m3．

考点：阿基米德原理；密度的计算．

专题：密度及其应用；浮力．

分析：（1）根据两次弹簧测力计的示数可知浮力的大小，由于木块完全浸没，则排开液体的体积等于木块的体积；然后根据阿基米德的变形公式求出海水的密度；

（2）根据漂浮时浮力等于重力列出关系式即可求出海水的密度，根据海水的密度可知海水是否含有盐．

（3）根据（1）（2）小题密度比值等于（2）（3）小题中密度的比值进行计算．

解答：解：（1）根据甲乙可知，木块受到的浮力：F浮=4.3N-2.2N=2.1N，排开海水的体积：v排=5cm×5cm×8cm=200cm3=0.0002m3，

∵F浮=ρ海水gv排

∴ρ海水=

=

=1.07×103kg/m3．

（2）设吸管的横截面积为S，则有ρ水gSh=ρ海水′gSh′

∴ρ海水′=1×103kg/m3×

=1.04×103kg/m3＞1×103kg/m3，所以含有盐．
（3）∵

=

∴ρ海水″=

=1.01×103kg/m3．

答：（1）海水的密度是=1.07×103kg/m3．

（2）海冰熔化所得的液体密度为1.04×103kg/m3；海冰含有盐分；

（3）新液体的密度可能为1.01×103kg/m3．

点评: 本题考查浮力公式的应用，利用浮力公式求液体的密度，有一定的难度．

28．（7分）小明发现：水滴可使平行光发生如图(1)(2)所示的变化，且水滴变凸，其焦距________（变小／不变／变大）．把写有“爱物理”字样的纸条先后放在左右两水滴下方的桌面上，小明从水滴上方看到的像如图(3)、(4)所示，这种放大功能类似于 ______（放大镜／投影仪），且水滴变凸，其放大功能______（变小／不变／变大）．

列文虎克当年也有类似发现，他制作玻璃球以观察青蛙卵．用高温火焰加热玻璃棒的一端使其熔化，熔化过程中温度变化如图(5)所示，由此可知玻璃是______（晶体／非晶体）；用镊子将液态玻璃球取下并使其自然冷却 ______（填物态变化名称）成固态玻璃球；透过玻璃球观察直径为1.0mm的青蛙卵，成的像与刻度尺比对情况如图(7)所示，该青蛙卵像的直径为______cm，此时该玻璃球的放大倍数为______倍．

考点：主光轴、光心、焦点和焦距；晶体和非晶体的区别；长度的测量；凸透镜成像的应用．

专题：其他综合题．

分析：（1）根据平行与主光轴的光线会聚焦点确定焦距的变化；放大镜成正立放大的虚线，投影仪成倒立放大的实像；

（2）晶体有固定的熔点，非晶体没有，据此判断物质的种类；凝固是指从液态变为固态的过程；根据刻度尺的正确使用读出放大后青蛙卵像的直径，两次直径的比值则为放大的倍数．

解答：解：如图（1）（2）可知，（2）中的折射光线先相交与一点，该点称之为焦点，焦点到光心的距离称之为焦距，故水滴越凸，其焦距越小；

如图（3）、（4）可知，像都是正立放大的虚像，因此该功能类似于放大镜，并且（4）中的像更大，故水滴变凸，其放大功能变大；

根据图（5）可知，玻璃熔化时，没有固定的熔点，因此玻璃是非晶体；将液态玻璃球取下并使其自然冷却变为固态的过程叫凝固；

根据图（7）可知，刻度尺的分度值为1mm，青蛙卵像的直径为1.00cm，此时该玻璃球的放大倍数

n=10mm/1mm=10．

故答案为：变小；放大镜；变大；晶体；凝固；1.00；10．

点评：本题总括考查凸透镜的焦距变化以及放大镜成像的应用、晶体非晶体的区别、物态变化以及长度的测量等，都属于基础知识，关键是能从图中得出相关信息．

29．（9分）一个小灯泡上标有“■V 1W”字样，额定电压模糊不清，小明对此展开实验探究．

(1)请根据电路图（甲），用笔画线代替导线，连接实物图（乙）．(电压表量程选用0～15V，电流表量程选用0～0.6A)

(2)先将滑片移到 ______(A/B)端，再闭合开关S，发现小灯泡微弱发光，电流表有示数，电压表指针指向零刻度线．电路可能存在的故障是______ ．

(3)排除故障后，小明测出小灯泡在不同电压下的电流，第四次实验电流表示数如图（丙）所示，请将电流表示数以及相应的电功率填人表中，

(4)请根据实验数据，在下图所示的坐标中用描点法画出该灯泡的电功率随电压变化的图像．根据图像可判断，小灯泡的额定电压是______V．

30．（9分）冬季夜间，婴儿踢开被子或尿床，若家长没有及时发现，将影响孩子健康，对此，常州工程职业技术学院的同学们分别展开实验探究，设计镶嵌在婴儿被中的“踢被警示电路”和“尿床警示电路”．请选择其中一种电路并完成设计．（两种都做，以第一种为准）

考点：串、并联电路的设计．

专题：作图题；设计与制作题；电流和电路．

分析：根据题意可知，婴儿不踢开被子或尿床时不会发出警示，反之会发出警报，据此可知两警示电路应为并联，分别并联一开关控制，且电路中有保护电路的定值电阻．

解答：解：由题意可知，两警示电路并联，用红灯表示踢被，用绿灯表示尿床，分别并联一个开关，尿床时开关S2断开绿灯亮，踢被时开关S1断开红灯亮，否则两开关均闭合两灯泡都不亮，保护电路的定值电阻位于干路，如下图所示：

点评：本题考查了电路图的设计，关键是明白串并联电路的特点和开关的作用，要注意本题中需要一个定值电阻来保护电路

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