(1)如圖1所示的黑盒子中,有導線和幾個阻值均為5Ω的電阻構成的電路,盒外有四個接線柱.已知1、3接線柱間的電阻為5Ω,2、4接線柱間的電阻也為5Ω,1、2接線柱間的電阻為零,而3、4接線柱間電阻為10Ω.請畫出盒內最簡單的電路圖.
(2)已知室內溫度為20℃,此時用浸有少量酒精的棉花裹在溫度計的玻璃泡上,隨著酒精的迅速蒸發,請你在圖2所示的坐標系中畫出溫度計讀數隨時間的變化圖象.
(3)小明參觀了科技館后,一組靜電實驗給他留下了深刻的印象,回來后他把實驗情景繪成一幅平面示意圖,圖中A為放在絕緣支架上的帶正電球體,B為用絕緣絲線懸吊的帶正電的小球.先后將小球B懸吊在距離A球遠近不同的P1、P2、P3處(如圖3所示).
①小球偏離豎直方向的原因是什么?
②請你根據此圖,提出一個有研究價值的科學問題.
解:(1)每個電阻的阻值為5Ω;
1、3及2、4之間均為5Ω,說明若分別連接1、3或2、4時,電路中只有一個電阻;
3、4間電阻為10Ω,說明1、2間應為2個電阻串聯,1、2間的電阻為0,說明3、4之間應為導線直線相連;
則首先分別將一個電阻連接在1、3及2、4之間;在靠近3、4的位置用導線將3、4相連,則可組成符合題意的電路;
如下圖所示:
(2)酒精蒸發吸熱,能使它附著的溫度計溫度下降;隨著酒精的迅速蒸發掉后,受空氣溫度的影響,溫度計的示數又會上升,直到和周圍溫度示數相同時,不再上升;如下圖所示:
(3)①在重力的作用下應該在豎直方向上靜止,向右偏轉,說明其受到了向右的力,由于小球與物體A都帶正電,所以其向右偏轉是由于同種電荷相互排斥造成的.
②隨著小球距離帶電體A的距離在增大,發現小球在豎直方向上偏轉的角度在減小,即其受到的作用力在減小,由此可以提出問題:電荷間的作用力大小與電荷間的距離有什么關系?
故答案為:
(1)電路圖如上圖所示;
(2)如上圖所示;
(3)①同種電荷互相排斥;②問題:電荷間的作用力大小與電荷間的距離有什么關系?
(1)由題意可知電阻的阻值均為5Ω,分析各接線柱之間的電阻可知各接線柱之間可能的電路情況,綜合分析得出最簡單的電路圖即可.
(2)蒸發具有致冷作用,能使溫度下降;但酒精蒸發后,受周圍溫度的影響,溫度計的示數又會上升.
(3)偏離,說明其受到了力的作用,要從其受力的角度去分析;小球偏離豎直方向的角度大小,反應力小球受到的力的大小不同,將小球受到的力的大小不同,與小球距離A的距離的遠近不同聯系起來,即可得到探究的問題.
點評:(1)黑盒子問題主要考查電阻的串并聯,可根據需要靈活的將電阻組合起來,注意一般要使電路達到最簡化的程度.
(2)大部分學生知道酒精蒸發吸熱,使溫度計溫度降低,沒有考慮酒精蒸發完畢后溫度的回升,解題時要認真審題,弄清題意再做題.
(3)發現小球偏轉豎直方向的角度隨著小球與帶電體A的距離的增大而減小,將兩者建立聯系是解決此題的關鍵.