16.（2025·河南）图甲为一款测量液体密度的装置设计图。电源电压为12 V，$R_0$为一定值电阻，M、N间是足够长的轻质导线，金属棒竖直固定且粗细均匀。一弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端，与金属棒之间无摩擦且接触良好。已知金属棒接入电路的阻值R与弹簧所受拉力F的关系如图乙所示。容积为$40\ \mathrm{cm}^3$的小桶通过轻绳挂在弹簧下端，闭合开关S，桶内未装液体时，电流表示数为0.2 A；测量密度时，需在桶内装满待测液体，通过读取电流表示数可得出液体密度。（不计弹簧、滑片及小桶的质量）

（1）闭合开关S，向桶内缓缓注入液体，此过程中电流表的示数（选填“增大”或“减小”）。
（2）电路中定值电阻$R_0$的阻值为多少？
（3）当桶内装满某种液体时，电流表的示数为0.3 A，该液体的密度为多少？（g取$10\ \mathrm{N/kg}$）
（4）电路中的电源使用一段时间后，电源电压降低。用此装置测量液体密度时，若仍将电源电压视为12 V，会导致所测液体的密度（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

16.解：(1)增大
(2)桶内未装液体时,弹簧所受拉力为零,由图乙可知,此时滑动变阻器R接入电路的阻值为50 Ω,电路中的总电阻:$R_{\mathrm{总}}=\dfrac{U}{I}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$,定值电阻$R_0$的阻值:$R_0=R_{\mathrm{总}}-R=60\ \Omega-50\ \Omega=10\ \Omega$。
(3)当桶内装满某种液体时,电流表的示数为0.3 A,此时总电阻:$R_{\mathrm{总}}'=\dfrac{U}{I'}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$,此时滑动变阻器R接入电路的阻值:$R'=R_{\mathrm{总}}'-R_0=40\ \Omega-10\ \Omega=30\ \Omega$,由图乙可知,此时弹簧所受拉力为0.4 N,液体重力G=0.4 N,液体的密度:$\rho=\dfrac{m}{V}=\dfrac{\dfrac{G}{g}}{V}=\dfrac{G}{gV}=\dfrac{0.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}×4×10^{-5}\ \mathrm{m^3}}=1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$。
(4)偏小

【分析】
第（1）问：向桶内注入液体时，弹簧受到的拉力增大，由图乙可知滑动变阻器接入阻值R随拉力F增大而减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律可知电流增大，故电流表示数变化可判断；
第（2）问：未装液体时拉力为0，从图乙得此时R=50Ω，结合电源电压和电流，利用欧姆定律算出总电阻，减去R即可得R0；
第（3）问：电流为0.3A时，先算总电阻，减去R0得对应R'，从图乙找到R'对应的拉力（即液体重力），再用密度公式计算液体密度；
第（4）问：电源电压降低，若仍按12V计算，会导致算出的滑动变阻器阻值偏大，对应拉力偏小，液体重力偏小，密度偏小。
【解析】
（1）向桶内注入液体，弹簧所受拉力F增大，由图乙知滑动变阻器接入阻值R随F增大而减小，电路总电阻R总=R0+R减小，电源电压U不变，根据欧姆定律I=U/R总，电流I增大，故电流表示数增大。
（2）桶内未装液体时，F=0，由图乙得R=50Ω，此时电流I=0.2A，总电阻R总=U/I=12V/0.2A=60Ω，定值电阻R0=R总-R=60Ω-50Ω=10Ω。
（3）当电流I'=0.3A时，总电阻R总'=U/I'=12V/0.3A=40Ω，此时滑动变阻器阻值R'=R总'-R0=40Ω-10Ω=30Ω，由图乙知R'=30Ω时拉力F=0.4N，液体重力G=F=0.4N，液体体积V=40cm³=4×10^-5 m³，液体密度ρ=G/(gV)=0.4N/(10N/kg×4×10^-5 m³)=1×10³ kg/m³。
（4）电源电压降低，实际电压小于12V，测量时仍按12V计算，算出的总电阻偏大，对应滑动变阻器阻值偏大，由图乙知R偏大对应拉力偏小，液体重力偏小，体积不变，故所测液体密度偏小。
【答案】
（1）增大；（2）10Ω；（3）1×10³ kg/m³；（4）偏小
【知识点】
欧姆定律、密度计算、力与图像结合
【点评】
本题是电路与力学的综合应用题，需结合图像获取滑动变阻器阻值与拉力的关系，运用欧姆定律和密度公式解题，考查学生综合分析能力。
【难度系数】
0.5