(1)如图1所示的黑盒子中,有导线和几个阻值均为5Ω的电阻构成的电路,盒外有四个接线柱.已知1、3接线柱间的电阻为5Ω,2、4接线柱间的电阻也为5Ω,1、2接线柱间的电阻为零,而3、4接线柱间电阻为10Ω.请画出盒内最简单的电路图.
(2)已知室内温度为20℃,此时用浸有少量酒精的棉花裹在温度计的玻璃泡上,随着酒精的迅速蒸发,请你在图2所示的坐标系中画出温度计读数随时间的变化图象.
(3)小明参观了科技馆后,一组静电实验给他留下了深刻的印象,回来后他把实验情景绘成一幅平面示意图,图中A为放在绝缘支架上的带正电球体,B为用绝缘丝线悬吊的带正电的小球.先后将小球B悬吊在距离A球远近不同的P1、P2、P3处(如图3所示).
①小球偏离竖直方向的原因是什么?
②请你根据此图,提出一个有研究价值的科学问题.
解:(1)每个电阻的阻值为5Ω;
1、3及2、4之间均为5Ω,说明若分别连接1、3或2、4时,电路中只有一个电阻;
3、4间电阻为10Ω,说明1、2间应为2个电阻串联,1、2间的电阻为0,说明3、4之间应为导线直线相连;
则首先分别将一个电阻连接在1、3及2、4之间;在靠近3、4的位置用导线将3、4相连,则可组成符合题意的电路;
如下图所示:
(2)酒精蒸发吸热,能使它附着的温度计温度下降;随着酒精的迅速蒸发掉后,受空气温度的影响,温度计的示数又会上升,直到和周围温度示数相同时,不再上升;如下图所示:
(3)①在重力的作用下应该在竖直方向上静止,向右偏转,说明其受到了向右的力,由于小球与物体A都带正电,所以其向右偏转是由于同种电荷相互排斥造成的.
②随着小球距离带电体A的距离在增大,发现小球在竖直方向上偏转的角度在减小,即其受到的作用力在减小,由此可以提出问题:电荷间的作用力大小与电荷间的距离有什么关系?
故答案为:
(1)电路图如上图所示;
(2)如上图所示;
(3)①同种电荷互相排斥;②问题:电荷间的作用力大小与电荷间的距离有什么关系?
(1)由题意可知电阻的阻值均为5Ω,分析各接线柱之间的电阻可知各接线柱之间可能的电路情况,综合分析得出最简单的电路图即可.
(2)蒸发具有致冷作用,能使温度下降;但酒精蒸发后,受周围温度的影响,温度计的示数又会上升.
(3)偏离,说明其受到了力的作用,要从其受力的角度去分析;小球偏离竖直方向的角度大小,反应力小球受到的力的大小不同,将小球受到的力的大小不同,与小球距离A的距离的远近不同联系起来,即可得到探究的问题.
点评:(1)黑盒子问题主要考查电阻的串并联,可根据需要灵活的将电阻组合起来,注意一般要使电路达到最简化的程度.
(2)大部分学生知道酒精蒸发吸热,使温度计温度降低,没有考虑酒精蒸发完毕后温度的回升,解题时要认真审题,弄清题意再做题.
(3)发现小球偏转竖直方向的角度随着小球与带电体A的距离的增大而减小,将两者建立联系是解决此题的关键.