21．（11分）（2016?东营）小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时，准备了以下器材：干电池（1.5V）两节，电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、滑动变阻器（20Ω、2A）、定值电阻（5Ω）、开关各一只、导线若干．根据图甲所示的电路图进行实验．
（1）用笔画线代替导线，按照图甲所示电路，将乙图中的实物图连接完整． （2）连接电路．闭合开关前，滑动变阻器滑片P应处于 B （选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是 定值电阻断路 ．
（4）实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，滑动变阻器滑片P应向 左 （选填“左”或“右”）移动．
（5）实验过程中，电流表的示数如图丙所示，此时电路中的电流为 0.3 A．（6）试验中通过调节滑动变阻器滑片P，测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表所示．老师看后说其中一次是错误的．帮小明分析出错的是第 1 次，原因是 电压最小应是0.6V，电流为0.12A ． 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 0.5 0.1 2 1.0 0.2 3 1.5 0.3 4 2.0 0.4 5 2.5 0.5 6 3.0 0.6 【考点】探究电流与电压、电阻的关系实验．.
【专题】实验题；作图题；实验分析法；探究型实验综合题． 【分析】（1）根据电路图连接实物电路图．
（2）为保护电路，连接电路时，要断开开关，闭合开关前，滑片要移到阻值最大处．
（3）常见的电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因． （4）根据串联电路中，串联电压的特点分析．
（5）电流表读数时要看清选择的量程和对应的分度值，根据指针的位置读数．（6）根据串联分压的特点分析．
【解答】解：（1）已知电流表选择0～0.6A，因此将电流表0.6A接线柱与定值电阻左端接线柱相连，把滑动变阻器B端接线柱与定值电阻右端接线柱接入电路，实物电路图如图所示．
（2）在连接电路的各元件时，开关应处于断开状态；闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于B端，这样可以起到 保护电路的作用．
（3）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，电流表无示数，说明电路存在断路；电压表的指针有明显的偏转，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的电阻断路．
（4）已知定值电阻与滑动变阻器串联，根据串联分压的特点可知，实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，应减小滑动变阻器两端电压，则滑动变阻器滑片P应向左移动；
（5）图中电流表选择的是0～0.6A量程，对应的分度值都是0.02A；则这时的电流为0.3A．
（6）已知滑动变阻器（20Ω、2A）、定值电阻（5Ω）、干电池（1.5V）两节，即电源电压为3V，
由图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，在第一次实验时，滑动变阻器调到阻值最大处，即20Ω，因为定值电阻为5Ω，其电阻之比为4：1，根据串联分压的特点可知，定值电阻两端电压为×3V=0.6V，即出错的是第1次，原因是定值电阻两端电压最小为0.6V，电流为0.12A．
故答案为：（1）见上图；（2）B；（3）定值电阻断路；（4）左；（5）0.3；（6）1；电压最小应是0.6V，电流为0.12A．
【点评】本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电路故障分析、电表读数、实验数据分析等，是实验的常考问题，一定要掌握；对电表进行读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．
22．（11分）（2016?东营）石油是我市主要的矿产资源，石油化工对实施黄蓝国家战略发挥着重要作用．某化工企业以石油为原料，研发出一种密度比水小、强度大的复合材料，广泛应用于汽车、飞机等制造业．为了测量这种复合材料的密度，实验室提供了如下器材：一小块形状不规则的复合材料样品、量筒、烧杯、溢水杯、弹簧测力计、细线、长钢针、适量水（所给器材数量充足）．请利用所给器材，设计测量小块复合材料样品密度的实验方案．（g和水的密度ρ
水
为已知量．）
（1）从上述器材中选出实验所需器材； （2）实验步骤；
（3）样品密度的表达式：ρ= 示）；
（4）这类材料广泛应用于汽车、飞机制造的优点： 密度小，可以减轻飞机和汽车的质量，以提高速度、节约能源等 ． 【考点】设计实验测密度．.
【专题】实验题；设计与制作题；等效替代法；测量型实验综合题．
（用测量的物理量和已知量的符号表
【分析】（1）（2）（3）用弹簧测力计测出小块复合材料样品的重力，根据m=求出质量m；再将小块复合材料样品完全浸没在水中，读出此时弹簧测力计的示数，根据F浮=G﹣F示求出浮力，根据阿基米德原理即可求出小块复合材料样品浸没时排开水的体积，即小块复合材料样品的体积；据此选择所需实验器材，并根据ρ=求出小块复合材料样品的密度． （4）根据复合材料密度比小、强度大的特点分析解答． 【解答】解：
（1）所需器材：一小块形状不规则的复合材料样品、烧杯、弹簧测力计、细线、适量水；
（2）步骤：①用细线将不规则的复合材料样品拴好，挂在弹簧测力计下端，测出石块重力G；
②将石块浸没在盛有适量水的烧杯中，读出此时测力计示数为F示； （3）计算表达式： 石块质量m=；
石块受到的浮力为F浮=G﹣F示，
根据阿基米德原理：F浮=G﹣F示=ρ水gV排， 则石块的体积：V=V排=
，
石块密度的表达式：ρ==．
（4）复合材料的密度偏小，故在生活生产中，可以用该材料减轻飞机和汽车的质量，以提高速度、节约能源等； 故答案为：
（1）一小块形状不规则的复合材料样品、烧杯、弹簧测力计、细线、适量水；
（2）①用细线将不规则的复合材料样品拴好，挂在弹簧测力计下端，测出石块重力G；
②将石块浸没在盛有适量水的烧杯中，读出此时测力计示数为F示； （3）
；
（4）密度小，可以减轻飞机和汽车的质量，以提高速度、节约能源等． 【点评】测量固体的密度只有弹簧测力计，没有量筒，需要间接测量固体的质量和体积，采用等效替代的方法．初中测量固体密度的实验题变化多样，有天平和量筒是实验是很基础的，没有天平或没有量筒的实验有一定的难度．
四、计算题（本大题包括2小题，共22分，解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的计算步骤，只写出最后答案的不能得分）
23．（11分）（2016?东营）随着电器化时代的到来，家用电器已广泛应用到我们的生活中．某家庭煲汤用电热锅简化电路如图所示，电热锅额定电压为220V，R1，R2均为发热电阻，其阻值分别为80Ω、404Ω．接通电源，闭合开关S1、S2，电热锅处于“大火”加热状态；当锅内温度达到100℃时，开关S2自动断开，开关S1仍闭合，电热锅处于“小火”炖煮状态．
（1）电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态时，电路中的电流多大？ （2）电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态15分钟，消耗的电能是多少焦耳？
（3）电热锅在额定电压下，处于“小火”炖煮状态时，电功率多大？
（4）为测量电热锅的实际电压，将家中其他用电器全部关闭，电热锅在“大火”加热状态下，观察到标有“2000r/kW?h”字样的电能表在6分钟内转了100转，电热锅的实际电压是多少？