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中考物理二轮复习课件题型突破三 实验题 (含解析)
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这是一份中考物理二轮复习课件题型突破三 实验题 (含解析)，共60页。
中考物理
题型突破三 实验题
一、直接测量型实验
1.(2017北京,31,2分)如图所示,物体A的长度是 cm。
答案 2.80
解析 被测物体的长度为末端对应的刻度值减去初端对应的刻度值,并且应估读到分度值的下一位,刻 度尺的分度值为1 mm,故答案为2.80 cm。
2.(2017广东广州,13)如图,一束光从空气射到水面O点,反射光线在容器壁上形成一光点A。(1)画出反射 光线及对应的入射光线;(2)大致画出该入射光线进入水的折射光线;(3)A在水中的像到A的距离为 cm。
答案 (1)(2)如图所示 (3)30.0
解析 (1)光点是反射光线照射到的位置,连接O、A便能得到反射光线,根据反射定律可得到入射光线。(2)光从空气斜射入水,发生折射,根据折射特点,画出折射光线。注意折射角应小于入射角。(3)根据平面镜成像的原理,像距等于物距,像距亦是15.0 cm,故像与物的距离为30.0 cm。注意刻度尺的 分度值为1 cm,读数时需要估读。
3.(2019江苏南京期末改编)图中停表的读数是 s。
答案 156.1
解析 小圈读数2 min,因为已过2.5 min,所以大圈读数为36.1 s,故时间为2 min+36.1 s=156.1 s。
4.[2017陕西,30(1),1分]如图所示,量筒中液体的体积为 mL。
答案 35
解析 量筒的分度值为1 mL,此时液体的体积为 35 mL。
5.(2018吉林,13,2分)测力计是测量 (选填“质量”或“力”)的大小的仪器;在图中,弹簧测力计的 读数是 N。
答案 力 4.4
解析 测力计是测量力的大小的工具,由题图可知,测力计的分度值为0.2 N,此时示数为4.4 N。
6.[2017陕西,30(2),1分]如图所示,弹簧测力计的示数为 N。
答案 3.6
解析 弹簧测力计的分度值为0.2 N,则此时的示数为 3.6 N。
7.(2017江苏南京,16,5分)小明测量南京雨花石的密度,进行了如下实验:(1)将天平放在 桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,应将天平的 平衡螺母向 端调,使横梁平衡;
(2)如图乙所示,雨花石的质量为 g;(3)将雨花石放入盛有50 mL水的量筒中,静止时液面情况如图丙所示,则雨花石的密度是 kg/m3;(4)小明根据所测数据,在图丁上描出一个对应的点A,接着他又换用另一石块重复了上述实验,将所测数 据在图上又描出了另一个对应的点B,若ρA、ρB分别代表雨花石和另一石块的密度,则ρA ρB(选填 “>”、“=”或“<”)。
答案 (1)水平 左 (2)31.4 (3)3.14×103 (4)<
8.(2018北京,23,4分)(1)如图1所示,体温计的示数为 ℃。 图1(2)如图2所示,弹簧测力计的示数为 N。 图2
答案 (1)36.5 (2)3.6
解析 (1)体温计的分度值为0.1 ℃,玻璃管内液面在36 ℃刻度线右侧第5个小格处,所以示数为36.5 ℃。(2)弹簧测力计分度值为0.2 N,指针指在3 N下方第3个小格处,所以示数为3.6 N。
9.(2017内蒙古呼和浩特,12,3分)小明同学设计的一个温度计,如图所示。瓶中装的是气体,瓶塞不漏气, 弯管水平部分有一小段液柱。 (1)这个温度计是根据 (选填“液体热胀冷缩”或“气体热胀冷缩”)的规律制成的;(2)将此装置放在室内,当周围的温度降低时,液柱将向 (选填“左”或“右”)移动;(3)如图是某患者测量体温时,体温计的示数图,此时患者的体温为 ℃。
答案 (1)气体热胀冷缩 (2)左 (3)39
解析 (1)瓶中装的是气体,因此利用了气体热胀冷缩的规律;(2)当周围温度降低时,瓶中气体收缩,液柱向左移动;(3)由液柱所对刻度可知,患者体温是39 ℃。
10.(2017云南,19改编)电流表的指针偏转如图所示,电流表的示数为 A。
答案 0.28
解析 电流表选用0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,电流I=0.2 A+4×0.02 A=0.28 A。
11.(2018云南昆明,18节选)图中,电压表的示数是 V。
答案 7
解析 电压表所选量程为0~15 V,分度值为0.5 V,故读数为7 V。
12.(2020江苏苏州,21,3分)如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。 (1)该电能表示数为 kW·h。(2)小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220 V 10 W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电 器,将该节能灯接入220 V的测量电路,设计了以下三种测量方案:方案一:测量出电能表显示消耗1 kW·h电能所用的时间t;方案二:测量出1 min时间内电能表转盘转过的圈数n;方案三:测量出电能表转盘转过1圈所用时间t。①若使用方案二,小明计算额定功率的关系式应该为:P= (单位:W)。(用数字和n表示)②比较三种方案,最可行的是方案 。
答案 (1)1 469.5 (2)①30n ②三
二、间接测量型实验
1.(2020吉林,22,3分)在“测量小车运动的平均速度”的实验中:(1)需要的测量工具有停表和 。(2)为了减小实验误差,应使斜面坡度较 些。(3)小车在3 s内运动了0.9 m,则它通过这段路程的平均速度为 m/s。
答案 (1)刻度尺 (2)缓(或小) (3)0.3
2.(2017山东潍坊,23,6分)某兴趣小组的同学用斜面、小车、长刻度尺、录像机等,研究“斜面上运动的 物体,运动路程和通过这段路程所用时间的关系”,如图甲所示。在斜面一侧沿斜面方向固定一长刻度 尺,刻度为0的位置在上方,并将该位置作为释放小车的位置。打开录像机的录像功能,并面向刻度尺录 像,让小车由静止滑下,滑到底端停止录像。通过播放视频可以确定小车在不同时刻的位置。 甲
乙
(1)视频显示,小车从0刻度处运动到0.20 m刻度处,用时1 s,该过程小车的平均速度是 m/s。(2)通过视频查找出小车5次的位置,小车从开始运动到各个位置的路程s和对应时间t如下表所示,表中第 三行数据为对应时间的平方。
①根据表中数据,在图乙上作出小车运动的s-t2图像。②经分析可得,小车在斜面上从静止开始运动时,小车运动的路程s与运动时间的平方t2的关系式是 。
答案 (1)0.20(2)①如图所示 ②s= (或s=0.2t2) 说明:作图2分,每空2分,共6分
3.(2019山东潍坊,22,6分)李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度,实验过程如下:A.取一根筷子,用细线将其悬挂,调节悬挂位置,直至筷子水平平衡,悬挂位置记为O点,如图甲所示;B.将矿泉水瓶剪成烧杯形状,倾斜固定放置,在瓶中装水至溢水口处,用细线系紧石块,将石块缓慢浸入水 中,溢出的水全部装入轻质塑料袋中,如图乙所示;C.取出石块,擦干水分;将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧,移动悬挂位置使筷子仍水平平 衡,用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2,如图丙所示。 (1)已知水的密度为ρ水,则石块密度ρ石= (用字母ρ水和所测得的物理量表示);
(2)采用上述实验方法,筷子粗细不均匀对实验结果 (选填“有”或“无”)影响;(3)图乙所示步骤中,若瓶中的水未装至溢水口,实验结果将 (选填“偏大”、“偏小”或“不 变”)。
方法技巧 实验步骤A中调节筷子水平平衡的过程与调节天平横梁平衡的过程相同,具备知识迁移能力 可以快速判断出筷子粗细不均匀对实验结果无影响。
4.(2020河南,18,6分)郑州市积极响应“国家黄河生态文明”战略,在沿黄地区大力发展石榴种植。小明 发现他家的石榴比其他品种的石榴甜,汁更浓,想测一下石榴汁的密度。 (1)实验步骤如下:①将空烧杯放在调好的天平上,测出其质量为40 g;②在烧杯中倒入适量的石榴汁,将其放在天平左盘上,在右盘内添加砝码。当放入最小的5 g砝码时,天平
右端下沉,接下来应进行的操作是: ,直到天平平衡。此时砝码质量及游码位置如 图甲所示,则烧杯和石榴汁的总质量为 g;③将烧杯中的石榴汁倒入量筒中,液面位置如图乙所示,则量筒中石榴汁的体积为 cm3;④用上述测得的数据计算出石榴汁的密度为 kg/m3。(2)分析实验过程,小丽认为,在步骤③中,由于烧杯中的石榴汁有残留,会使密度的测量结果 (选 填“偏大”或“偏小”)。她提出只要将(1)中实验步骤的顺序稍作调整就能使测量结果更准确,合理的 顺序是 (填写步骤序号)。
答案 (1)(4分)②取下5 g的砝码,调节游码 62.4 ③20 ④1.12×103 (2)(2分)偏大 ②③①④
5.(2018吉林长春,23,3分)小明要测量额定电压为2.5 V的小灯泡正常发光时的电阻,连接的电路如图甲所 示。 (1)要用电压表测量小灯泡两端的电压,电路中有一处导线连接错误,请在错误的导线上打“✕”,并用笔 画线代替导线将电路连接正确。(2)实验过程中,当电压表示数为2.1 V时,电流表示数如图乙所示,为使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器
的滑片向 移动,当电压表示数为2.5 V时,电流表的指针在图乙指针的位置上偏转了一个小格,则灯 丝的电阻约为 Ω(结果保留一位小数)。
答案 (1)如图所示 (2)右 8.9
6.(2017重庆A,16,8分)小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2. 5 V相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10 Ω 1 A”、R2“20 Ω 2 A”,开关、导线若干。 甲
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮, 且导线不交叉)。(2)闭合开关前,应将滑片P置于 (选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片 P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是 。A.小灯泡短路
B.滑动变阻器短路C.小灯泡断路D.滑动变阻器断路(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电 路中的电流为 A;第4次实验时灯泡电阻值为 Ω。由表一中的数据可知,小张选用的滑动 变阻器应是 (选填“R1”或“R2”)。(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是 (选填 “合理”或“不合理”)的。
表一
表二
(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5 Ω、10 Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟 电阻不成反比,其原因可能是: 。
答案 (1)如图所示 (2)A C(3)0.2(0.20) 8 R2(4)不合理(5)未控制电压表示数一定(未控制定值电阻两端电压不变)
解析 (1)滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮,表明电路中的电流变大,则电池负极应该接在滑动变阻器右 下角B点;(2)闭合开关前,滑动变阻器连入电路的阻值应调至最大,即应将滑片P移至A端;电压表有示数, 电流表指针几乎不偏转,说明与电压表并联的小灯泡断路,故选C;(3)电流表量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,电流表示数为0.2 A;根据欧姆定律可知第4次实验时灯泡的电阻为R= = =8 Ω;电源由两节干电池组成,电源电压为3 V,第1次实验时灯泡两端的电压为0.5 V,则滑动变阻器两端的电压为U'=3 V-0.5 V=2.5 V,电流为0.16 A,则滑动变阻器接入电路的电阻为R'= = =15.625 Ω,故应选择R2;(4)由表格中的数据可知,灯丝电阻随温度变化而变化,在不同电压下,温度不同,电阻也不同,所以求平均值是不合 理的;(5)实验时,分别把5 Ω、10 Ω、15 Ω电阻接入原灯泡位置,闭合开关,原灯泡位置接入的电阻越大,分 担的电压越大,没有保持电阻两端的电压不变,所以得到电流跟电阻不成反比。
7.(2018辽宁沈阳,20,5分)如图所示,在测量小灯泡电功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,电源 为两节新干电池。 (1)实验原理: ;(2)正确连接电路并测量,得到如下数据:
在第1组数据中,电压表和电流表虽然都有示数,却观察到灯泡不发光,主要原因是: ;由表格中的数据,计算出小灯泡的额定电功率P额= W;(3)下表是实验过程中出现的不正常现象及检测结果,请分析导致该现象的可能原因,从下列选项中选择 一个原因,并将前面的字母填入表格。A.小灯泡灯丝断了B.滑动变阻器断路C.滑动变阻器下面两个接线柱接入电路
答案 (1)P=UI (2)小灯泡的实际功率太小 0.7(3)①C ②A
解析 (1)测量小灯泡的电功率时,需要用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和小灯泡两端电 压,利用P=UI计算出电功率。(2)小灯泡的亮度取决于其实际功率,当小灯泡的实际功率太小时不发光;U额=2.5 V,由表格数据知I额=0.2 8 A,故P额=U额I额=2.5 V×0.28 A=0.7 W。(3)灯泡不亮,两表示数均较小,可知故障原因不是断路,移动滑片,灯泡仍不亮,两表示数均不变,可能是将 滑动变阻器下面两接线柱接入了电路,故①处选填C。灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,电流表几乎 无示数,可知电压表两端到电源两端无断路;取下灯泡,两表示数均不变,可知电路中与电压表并联部分 出现断路,故②处选填A。
8.(2017河北,34,7分)小明利用图甲所给实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6 V,小 灯泡正常工作时的电压为3.8 V,电阻约为12 Ω,滑动变阻器规格为“20 Ω 2 A”。(1)请用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。 图甲 图乙
图丙
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路中的故障是 。(电路中只有一处故障)(3)排除故障后,继续实验。闭合开关,移动滑片,当电压表的指针指在某电压值时(请在图乙中标出相应 的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率是 W。(4)测量完灯泡的额定功率后,小明又测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大, 原因是: 。【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量。实验电路如图丁所示。实验结束 后,两人对实验进行了交流与评估。 图丁
①小红的实验结果误差较大,理由是 。②小明的实验更不容易操作,理由是 。
答案 (1)如图所示(2)滑动变阻器处断路(3)如图所示 1.14
(4)灯丝两端的电压增大时,温度升高【评估】①不能在电压表上准确读出3.8 V②开始操作时不易确定滑片的位置
解析 (1)灯泡正常发光时的电流约为I= = ≈0.32 A,故电流表应选择0~0.6 A量程,将灯泡左接线柱与电流表“0.6”接线柱连接。(2)由灯泡不亮,电流表指针几乎不动,可知电路故障为断路,又因为电 压表满偏,则可确定是滑动变阻器处断路。(3)移动滑片,当电压表示数为2.2 V时,灯泡两端电压为3.8 V, 正常发光,此时电流表读数为0.3 A,故灯泡的额定功率为P=UI=3.8 V×0.3 A=1.14 W。(4)灯丝两端的电 压增大时,通过灯丝的电流增大,其温度升高,灯丝电阻随温度的升高而增大。【评估】①小红将电压表 并联在灯泡两端,则电压表应选择0~15 V量程,导致不能在电压表上准确读出3.8 V,这是小红实验结果误 差较大的原因。②小明将电压表并联在滑动变阻器两端,开始操作时不易确定滑片的位置,若滑动变阻 器连入电路的电阻太大,则两端电压超出电压表量程;若滑动变阻器连入电路的电阻太小,则灯泡中电流 太大,容易烧坏。
三、光学探究实验
1.(2018新疆乌鲁木齐,18,4分)在探究光的反射规律的实验中,小明设计了如图所示的实验:将平面镜放在 水平桌面上,硬纸板竖直地立在平面镜上,硬纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板可绕ON转动。 甲 乙 (1)如图甲,当硬纸板在同一平面上,使一束光贴着纸板沿某一方向射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向 射出。当入射光EO向ON靠近的过程中,发现反射光OF (选填“靠近”或“远离”)ON。为了
精确探究反射规律,除了图中的器材,还需要刻度尺、 和 。(2)如图乙,保持左侧纸板和入射光的位置不变,将右侧纸板绕ON转动,此时在右侧纸板上不能看到反射 光,由此可以得出反射光线、入射光线和法线 的结论。
答案 (1)靠近 笔 量角器 (2)在一个平面上
解析 (1)由光的反射定律可知,反射角等于入射角,故入射光线靠近法线,反射光线会随之靠近法线;为 了精确探究反射规律还需刻度尺和笔,将光的传播路径记录下来,再利用量角器测量角度大小,比较得出 反射角与入射角的关系。(2)保持左侧纸板和入射光线位置不变,将右侧纸板绕ON转动,右侧纸板上不 能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在一个平面上。
2.(2019山东潍坊,19,4分)在“探究光反射时的规律”实验中,将一块平面镜平放在水平桌面上,再把一张 硬纸板竖直放在平面镜上,用激光笔将一束光贴着纸板射到平面镜上,用直尺和笔描出光线的传播路 径。(1)上述实验中硬纸板的作用是 ;(2)为了探究完整的反射规律,还需要用到的器材是 。
答案 (1)显示光的传播路径 (2)量角器说明:每小题2分,本题共计4分。其他答案只要合理,即可给分。
解析 (1)光的传播路径我们看不见,可通过一些方法间接看到,如通过水雾、烟雾等,这里利用光在硬纸 板表面发生漫反射显示出光的传播路径;(2)为了探究完整的反射规律,还需要用到的器材是量角器,测入 射角和反射角的大小。
3.(2017安徽,19,8分)如图所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光 现象。 (1)使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角γ (填写变化规律),且折射角总是大于相应的 入射角;(2)当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是 ;(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有 光线,而只存在 光线。
答案 (1)变大 (2)90° (3)折射 反射
解析 当光从水中斜射向空气中时,入射角增大,折射角也随之增大,当入射角增大到某一数值时,折射角 将增大到90°,若继续增大入射角,则不会再有折射光线,只存在反射光线,故折射角最大值为90°。
4.(2019江西,26,7分)公共场所中经常看到有人饶有兴趣地低头玩手机游戏,殊不知手机中还有很多其他 功能。爱好物理的“620”创新小组的同学们,发现手机有一种“镜子”功能。于是,激起了他们探究平 面镜成像特点的兴趣。 【设计实验】由于用手机中的“镜子”作平面镜进行实验,无法找到像的位置。于是他们选用了玻璃板、规格相同 的两个棋子、白纸等,组装成如图所示的实验装置。【进行实验与收集证据】(1)小华同学将棋子A移到玻璃板前某位置不动,小普同学在玻璃板另一侧帮忙移动棋子B,无论小普在水 平桌面上怎样移动棋子B,小华都看不到棋子B与棋子A的像重合。善于观察的小林同学发现这是因为
玻璃板与桌面 ,调整后,小华便能看到棋子B与棋子A的像完全重合。(2)把棋子A在玻璃板前移动多次,同时调整玻璃板后棋子B的位置,每次都使得棋子B与棋子A的像的位 置重合,这不仅可以找到像的位置,还可以比较出像与物的 关系。(3)实验中还需要 ,用来测量像与物到玻璃板的 。【分析与论证】平面镜成像的特点是:像与物的大小 ;像与物到镜面的距离 。利用数学中的知识,平面 镜成像的规律也可以表述为:像与物关于镜面 。
答案 【进行实验与收集证据】 (1)不垂直 (2)大小 (3)刻度尺 距离【分析与论证】相等 相等 对称
解析 【进行实验与收集证据】(1)研究平面镜成像,把棋子A放在玻璃板前面,我们透过玻璃板就可以 看到棋子A所形成的虚像,虚像的位置与玻璃板摆放有关,只有当玻璃板与桌面垂直时,棋子A所形成的 虚像才会与桌面垂直,小华移动棋子B,怎么也看不到棋子B与棋子A的像重合,这说明棋子A的像与桌面 不垂直,玻璃板与桌面不垂直。(2)选用相同的棋子A、B,并把棋子A在玻璃板前移动多次,就是为了便于 比较在玻璃板中看到的A的像,与棋子B的大小是否一样,以便于比较出物与像的大小关系。(3)采用相同 的两个棋子A、B可以比较物与像的大小关系,但物、像分别到玻璃板的距离关系,需要用刻度尺来测量 才能比较。【分析与论证】通过多次实验不断改变棋子A和棋子B的位置,测量并记录物与像到玻璃板 的距离,分析实验现象和数据会发现,像与物的大小是相等的,像与物到镜面的距离也相等,像与物的连线 与镜面垂直,所以像与物关于镜面对称。
5.(2020山西,31,4分)如图甲所示,创新小组的同学们在“探究平面镜成像的特点”时,将点燃的蜡烛A放 在玻璃板前面,能看到玻璃板后面有它的像。 (1)再拿一支与A完全相同的蜡烛B,目的是 。实验中,蜡烛B在玻璃板后的纸面上无 论怎样移动,都无法让它与蜡烛A的像完全重合,其原因可能是 。(2)解决上述问题后,图乙是同学们经过三次实验,在白纸上记录的像与物对应点的位置。通过处理和分 析这张“白纸”上的信息,可得出的结论是 (写出一条即可)。
(3)移开蜡烛B,把光屏放在像的位置处,光屏上 (选填“能”或“不能”)承接到蜡烛的像。
答案 (1)比较像与物的大小 玻璃板没有竖直放置 (2)像和物的连线与镜面垂直(或像和物到平面镜 的距离相等) (3)不能
解析 (1)玻璃板成的是虚像,所以要利用完全相同的蜡烛B比较像与物的大小。玻璃板若没有竖直放 置,则蜡烛A与其所成的像的连线与纸面不平行,故B在纸面上移动时无法与A的像重合。(2)白纸上得到 的信息是每次实验中像和物的位置,将对应位置连线分析可得出像与物的位置关系特点。(3)玻璃板成 的是虚像,虚像不能成在光屏上。
6.(2019重庆A,15,5分)小薇同学探究凸透镜和平面镜的成像规律: (1)先将光具座上蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者中心调至 ;(2)移动蜡烛,光屏上呈现了烛焰的清晰像,如图所示,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或 “放大镜”)就是利用了这样的成像原理;(3)她想用大小合适的玻璃板替换凸透镜探究平面镜成像规律,现有厚、薄两块玻璃板,应选择较
的玻璃板;(4)再取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系;光具座上的刻度可以方便比较像与物到玻 璃板的 关系。
答案 (1)同一高度 (2)照相机 (3)薄 (4)大小 距离
解析 (1)为了使所成的像呈现在光屏中央,应将烛焰、凸透镜、光屏的中心调至同一高度;(2)由题图信 息结合凸透镜成像规律可知,此时的物距大于2f,成倒立、缩小的实像,照相机利用了这一原理;(3)探究平 面镜成像特点时,应选择较薄的玻璃板,以避免厚玻璃板的前后表面分别成像,影响实验结果;(4)实验中 用两支相同的蜡烛是为了利用等效替代法比较像和物的大小关系;光具座上的刻度便于比较像与物到 玻璃板的距离关系。
7.(2020河南,17,4分)小明和小亮用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。 (1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的是 。(2)如图所示,光屏上呈现一个清晰的像,保持凸透镜位置不变,将蜡烛向左移动一段距离,要再次在光屏 上得到清晰的像,应将光屏向 移动,像的大小将变 。(3)小亮认为:凸透镜成实像时,不但像与物上下是颠倒的,而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方
法,验证小亮的观点。 。
答案 (1)(1分)使像成在光屏中央(2)(2分)左 小(3)(1分)沿垂直于光具座方向吹动烛焰,观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反
解析 (1)“三心同高”的目的是确保蜡烛火焰的像成在光屏的中央。(2)根据物远像近像变小,可知光 屏应当向左移,而且光屏上得到的像将变小。(3)为了验证像与物左右相反,可以选取左右不对称物体,然 后观察像的特点,除了答案所述方法,还可将蜡烛换成组成字母“F”的LED灯,光屏上可以呈现上下左 右都相反的像,即可验证小亮的观点。
四、热学探究实验
1.(2019福建,27,5分)图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。(1)图乙温度计的示数为 ℃。(2)图丙是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图像,海波熔化过程对应图线中的 段 (选填“AB”或“BC”),其熔点为 ℃。熔化过程中海波吸收的热量 放出的热量(选填 “大于”“小于”或“等于”)。(3)用质量为m1的海波做实验,绘制的海波的温度随时间变化的图线如图丁中的a。若用质量为m2(m2>m1)
的海波做实验,得到的图线可能是图丁中的 (选填“b”“c”或“d”)。
答案 (1)46 (2)BC 48 大于 (3)c
解析 (1)由图可知,温度计的分度值为1 ℃,温度计的示数为46 ℃。(2)由于海波是晶体,熔化过程中温 度保持不变,故海波熔化过程对应于图线中的BC段,其熔点便是BC段对应的温度48 ℃。在熔化过程中, 海波在吸收热量的同时,也对外放出热量,但由于海波处于熔化过程中,内能不断增加,故其吸收的热量大 于放出的热量。(3)因同为海波,它们的熔点相同,b、d不正确,初温相同时,质量越大,温度升高到熔点需 要吸收的热量越多,即加热时间越长,故c正确。
2.(2020江苏南京,21,4分)如图甲所示,用100 g初温为90 ℃的水做“探究水沸腾时温度变化的特点”实 验。 (1)加热一段时间后,温度计示数如图乙所示,为 ℃,这段时间内水吸收的热量为 J。[c水 =4.2×103 J/(kg· ℃)](2)继续实验,观察到水刚开始沸腾,接下来的操作是: (选填“继续”或“停止”,下同)加热, 记录温度计示数。分析数据,完成实验。
答案 (1)95 2.1×103 (2)继续 继续
解析 (1)由题图乙可知,温度计的分度值为1 ℃,此时对应的温度为95 ℃;这段时间内水吸收的热量Q吸= c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×0.1 kg×(95 ℃-90 ℃)=2.1×103 J。(2)探究水沸腾时温度变化的特点,要在水沸腾后继续实验,方能得出水沸腾时的规律,所以水刚沸腾,要 继续加热,继续记录温度计示数。
3.(2017江西,25,7分)探究水沸腾时温度变化的特点(1)如图甲所示,是某小组安装的实验装置,合理的安装顺序是 (填序号)。①烧杯和水②酒精灯③铁杆A和温度计(含纸盖)④铁圈B和石棉网 图甲
实验过程中,她发现在第3 min时,水中的气泡在上升的过程中逐渐 (选填“变大”或“变小”)。(3)请将图乙中的 ,并根据上表数据绘出水温与时间的关系图像。(4)由数据及图像可知,水沸腾时,继续加热,水的温度 。(5)通过学习,小燕终于明白妈妈用炉火炖汤时,在汤沸腾后总是 的道理(选填“保持大火”或 “调为小火”)。
图乙(2)下表是小燕记录的实验数据:
答案 (1)②④①③ (2)变小 (3)如图所示 (4)保持不变 (5)调为小火
解析 (1)酒精灯要使用外焰加热,所以合理顺序为:先放好酒精灯,由其外焰高度确定铁圈及石棉网的高 度;用温度计测量液体温度时,玻璃泡要浸没在液体中,不能接触容器底和壁,所以接着应放置烧杯,最后 安装温度计。即顺序为②④①③。(2)水沸腾前,烧杯内水的温度不均匀,底部的温度高于上部的温度,所 以底部汽化形成的气泡在上升过程中由于热胀冷缩和遇冷液化会逐渐变小。(3)由表格中的数据描点 连线得到图像。(4)由图像可知,水沸腾过程中吸热,但温度保持不变。(5)汤处于沸腾状态时的温度保持 不变,即使加大火力,也不能通过提高水温来使食物煮熟得更快,只是加快了水的汽化,浪费了燃料。所以 先用大火将食物烧开,就改用小火炖,保持锅内的水一直沸腾是节能、科学的方法。
4.(2019湖南衡阳,26,8分)小明用如图甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力,在两个相同的烧瓶 内分别接入电阻丝,装入质量相等的a、b两种液体,并分别插入温度计。(1)实验中选用的两根电阻丝的阻值应 (选填“相同”或“不同”)。(2)实验中,用 (选填“A”或“B”)间接反映液体吸收热量的多少;通过比较 (选填 “A”或“B”)来判断液体吸热能力的强弱。
A.通电时间B.温度计示数的变化量(3)表是某次的实验数据,液体a加热后的温度如图乙所示,请将温度计示数填入相应表格中。
分析可知, (选填“a”或“b”)液体的吸热能力较强。(4)设质量为m的a液体中电阻丝的阻值为R,测出其电流为I,通电一段时间t后,温度计的示数变化量为Δt, 若不计热量损失,则a液体的比热容为 (用所给出的物理量写出比热容的表达式),用该表达式计 算出的比热容会比实际值 (选填“偏大”或“偏小”)。(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油,并接入两根阻值不同的电阻丝,就可用这个装置来探究电 流产生的热量与 的关系。
五、力学探究实验
1.(2019安徽,18,6分)图为研究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验的示意图。
实验的过程为:a.用弹簧测力计缓缓拉动木块,使它沿水平长木板滑动,当测力计示数稳定后,该示数即为此状态下滑动 摩擦力的大小。b.改变放在木块上的砝码,测出此种情况下的滑动摩擦力。c.换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。……(1)该实验的原理是: ;(2)该实验的结论是: 。
解析 (1)用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动时,拉力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的 条件可得出二者大小相等。(2)比较a、b两次实验可知,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,结果摩擦力的大小不同,说明滑动摩 擦力的大小与压力大小有关;比较b、c两次实验过程可知,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,结果摩 擦力的大小不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
答案 (1)二力平衡 (2)接触面受到的压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
2.(2019福建,29,4分)图是“测量滑动摩擦力大小”的实验装置示意图。 (1)图甲中,将木板固定,水平拉动木块,木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力 大小相等; 图乙中,水平拉动木板,待测力计示数稳定后,木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力 大小 相等。(选填“一定”或“不一定”)(2)图丙中,水平拉动木板,待测力计示数稳定后,测力计A的示数为4.0 N,测力计B的示数为2.5 N,木块受
到的滑动摩擦力大小为 N。若增大拉力,当A的示数为4.8 N 时,B的示数为 N。
解析 (1)图甲中用测力计水平拉动木块,木块水平方向受到两个力,滑动摩擦力与拉力,没明确木块是否 做匀速直线运动,故滑动摩擦力与拉力可能相等也可能不相等;图乙中,木块在水平方向只受两个力,测 力计的拉力和木块与木板间的滑动摩擦力,由于木块保持静止状态,所以木块受平衡力作用,滑动摩擦力 与拉力大小一定相等。(2)图丙中,水平拉动木板,测力计A的示数为4.0 N,测力计B的示数为2.5 N,木块仍 保持静止状态,受力情况与图乙是相同的,在水平方向上,木块受到测力计B的拉力等于木块与木板间的 滑动摩擦力,即等于测力计的示数2.5 N。当增大拉力至测力计A的示数为4.8 N时,木块的受力情况仍不 变,木块与木板间的滑动摩擦力大小也没有变,所以测力计B的示数也不变,为2.5 N。
答案 (1)不一定 一定 (2)2.5 2.5
思路分析 在水平方向上,木块受两个力的作用:测力计的拉力和木板对木块的滑动摩擦力。它们之间 大小的关系,取决于木块是否处于平衡状态。只要是平衡状态,一定是受平衡力,水平方向上两个力大小 一定相等。
易错警示 本题甲图,水平拉动木块,但没有说匀速拉动木块,如果学生审题不注意,容易忽视这条,后面 就可能答错。图乙、图丙两种情况关键找对研究对象,两图中的研究对象均是木块而不是木板,无论木 板怎么运动,木块始终是处于静止状态,受平衡力作用,水平方向拉力和滑动摩擦力大小相等。学生有时 会被木板受力所误导。
3.(2019湖南衡阳,24,4分)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用了两个相同的 木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。 (1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法也运用于以下 (选填“A”、“B”或“C”)实验中。A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点B.当电压一定时,探究电流与电阻的关系C.用吸引大头针的多少比较电磁铁磁性的强弱(2)对比甲、乙两图,可以得出:当压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。
(3)对比甲、丁两图,小刚认为压力的作用效果与压力大小无关。你认为他的观点 (选填“正 确”或“错误”),并说明理由: 。
答案 (1)C (2)受力面积 (3)错误 没有控制受力面积一定
解析 (1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法叫转换法。用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点,采用的是等效替代法;当电压一定时,探究电流与电阻的 关系,采用的是控制变量法;电磁铁磁性的强弱不能直接看到,但可以用吸引大头针的多少比较,即采用 了转换法。故选C。(2)对比甲、乙两图,木块对海绵的压力相同,但受力面积不同,由此得出的结论是:当压力一定时,受力面 积越小,压力的作用效果越明显。(3)若研究压力的作用效果与压力大小的关系,由控制变量法知,需要控制受力面积相同,但甲、丁两图中 受力面积不同,即没有控制受力面积相同,故他的观点是错误的。
4.(2017内蒙古呼和浩特,13,3分)在探究运动和力关系的实验中,将同一辆小车从相同的高度处由静止开 始沿斜面滑下,如图所示。第一次水平木板上铺有毛巾,第二次是棉布,第三次直接滑在水平木板上。小 车在三种不同的水平面运动一段距离后,分别停在木板上的不同位置。 (1)小车在三个不同的水平面上运动时,水平面越光滑,小车运动的距离越 (选填“远”或 “近”),这表明小车受到的摩擦力越 (选填“小”或“大”);(2)对上问实验分析后可以推测:如果小车在水平面受到的阻力为零,小车将保持 运动状态不变;(3)英国科学家 对上面实验进行科学的推理,并概括出著名的 定律。
答案 (1)远 小 (2)匀速直线(3)牛顿 牛顿第一
解析 (1)通过实验观察现象得出水平面越光滑,小车运动的距离越远,表明小车受到的摩擦力越小;(2)阻力越小,小车运动得越远,当阻力为零时,小车做匀速直线运动;(3)牛顿在实验基础上通过科学推理概括出了著名的牛顿第一定律。
5.(2018吉林,23,3分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除 对实验的影响;(2)如图1所示,是已经平衡的杠杆,若在两侧的钩码下再各增加一个相同的钩码,杠杆会失去平衡,那么只 需将 (选填下列序号),杠杆就会重新平衡; 图1
①左侧钩码向左移动4个格②右侧钩码向左移动2个格③平衡螺母向左适当调节(3)小明改用弹簧测力计做实验,如图2所示,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数 1 N (选填“大于”、“小于”或“等于”)。(每个钩码0.5 N)
图2
解析 (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,并调节杠杆在水平位置,是为了消除杠杆自重对实验的 影响;(2)在已经平衡的杠杆两侧的钩码下再各加一个相同的钩码,则左边力与力臂的乘积为3G×4L(L为每小 段长度),右边力与力臂的乘积为2G×8L,故杠杆要重新平衡应将右侧钩码向左移动2个格;(3)若测力计的拉力竖直向上,则根据杠杆平衡条件得F×8L=0.5 N×4×4L,则拉力F=1 N,若拉力方向斜向 上,则其力臂小于8L,故拉力大于1 N。
答案 (1)杠杆自重 (2)② (3)大于
6.(2018四川绵阳,33,6分)某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有:(ⅰ)按照如图所示安装滑轮组,测钩码重力G并记钩码和绳端的位置; (ⅱ)用弹簧测力计缓慢拉动绳端,使钩码上升,读出拉力F的值,并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距 离s;(ⅲ)记录实验数据填入表格中(表格略);(ⅳ)多次改变钩码的数量,重复上述实验;(ⅴ)用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码,分别测机械效率;(ⅵ)分析测量结果,讨论影响机械效率的因素。
回答以下问题:(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外,还需要的器材是 。(2)滑轮组机械效率的计算公式是η= (用直接测得的物理量符号表示)。(3)关于影响滑轮组机械效率的因素,该小组同学讨论后得到以下认识,你认为正确的有 (填序号,可能不止一项正确)。A.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越小B.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越大C.忽略摩擦,定滑轮质量相同,则机械效率相同D.忽略摩擦,动滑轮质量相同,则机械效率相同E.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越大F.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越小
答案 (1)刻度尺 (2) (3)ADE
7.(2019重庆A,17,9分)小薇同学制作了如图a所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。 图a 图b (1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越 ;(2)实验时的情形如图b所示,比较甲图和 图,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随 深度的增加而增大;
(3)比较图b甲图和丙图,可以初步得出结论:液体内部压强与液体 有关;(4)小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究:①她先向溢水杯中注水,直到溢水口水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口 ;②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没,如图b丁所示,此时弹簧测力计的示数为 N,溢出 的水全部流入小量筒中,排开水的体积为 mL,此时探头所受的浮力为 N;(水的密度为1. 0×103 kg/m3,g取10 N/kg)③探头从丁图位置不断缓慢往下放(细线足够长),排开水的质量 (选填“变大”“变小”或 “不变”),弹簧测力计的示数会 (选填字母)。A.一直变大 B.先不变后变小C.先变大后变小 D.先变小后变大
解析 (1)探头下端的橡皮膜形变程度越大,说明压力的作用效果越明显,即受到的液体压强越大;(2)比 较图甲和图乙,图中探头所处的深度越深,橡皮膜形变程度越大,可得:在同种液体中,液体内部压强随深 度的增加而增大;(3)比较图甲和图丙可知,图中探头所处的深度相同时,液体的密度越大,压强越大;(4)① 向溢水杯中注水直到溢水口有水流出,是为了使溢水杯中的水面与溢水口相平;②由图丁可知,弹簧测力 计的分度值为0.2 N,示数为0.4 N,探头浸没时排开水的体积为20 mL,故此时探头受到的浮力F浮=ρ水gV排= 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-5 m3=0.2 N;③探头从丁图位置往下放的过程中,接触杯底前,由于橡皮膜随 深度增加向上凹陷程度逐渐增大,导致排开水的体积变小,排开水的质量变小,探头受到的浮力变小,则弹 簧测力计示数变大,当探头接触杯底后,随探头所受到的支持力的增大,弹簧测力计示数又变小。
答案 (1)大 (2)乙 (3)密度 (4)①相平 ②0.4 20 0.2 ③变小 C
思路分析 压强表示压力的作用效果;液体压强与液体的深度和密度有关;读出测力计示数,分析探头排 开水的体积的变化情况,利用阿基米德原理计算出探头受到的浮力,并利用受力分析得出测力计示数的 变化情况。
解题关键 探头从丁图位置往下放,先分析接触杯底前的过程,由于液体内部压强随深度的增加而增大, 故橡皮膜向上凹陷程度会逐渐增大,则探头的体积变小,即排开水的体积变小,受到的浮力变小,故弹簧测 力计示数先变大;再分析探头接触杯底的过程中,由于受到杯底的支持力增大,弹簧测力计的拉力随之变 小,即示数后变小。
8.(2018江西,25,7分)科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分,探究的形式可以是多种多样的。(一)探究浮力的大小与哪些因素有关如图所示,是小华同学所做的一系列探究浮力的大小与哪些因素有关的实验。请按照要求填写表格:
(二)探究电流与电压、电阻的关系请按照要求在虚线框内设计实验记录表格表一要求:保持电阻R不变(R=5 Ω),U(2 V、4 V、6 V),电流随电压的变化表二要求:保持电压U不变(U=6 V),R(5 Ω、10 Ω、15 Ω),电流随电阻的变化
答案 (一)
(二)表一
表二
解析 (一)(1)探究浮力大小与哪些因素有关的实验要用到控制变量法,因此探究浮力大小与物体浸入 液体的体积的关系时,需要控制液体密度一定,改变物体浸入液体的体积。由题图可知,b 与c或者b与d的 液体密度相同,而浸入液体的体积不同,所以选a、b、c或a、b、d。(2)比较图a、c、d,可以看出实验中 物体浸入液体的深度不同,而其他条件相同,故可以探究浮力大小与物体浸入液体的深度的关系。(3)要 探究浮力大小与物体浸入液体的密度的关系,应当选择只有密度不同的测量过程a、c、e。(二)探究电流与电压关系实验,我们需要记录电压与电流大小,并且需要多次实验;探究电流与电阻关系 实验,我们需要记录电阻与电流两个物理量,并且需要记录多次。
9.(2020辽宁营口,31,7分)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图 甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的 纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 甲 乙 丙
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球达到水平面的 相同,为了达到这一目的所采 取的具体操作方法是使小球 。(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时, 。(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图 (选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是 。(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比 较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相 等”);若水平面绝对光滑,小车将做 运动。
解析 (1)要探究动能与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的速度相同,操作方法是使铁球从斜面 的同一高度由静止滚下。(2)甲、丙两次实验中,控制铁球的质量相同,分别从不同高度由静止滚下,改变 了铁球到达水平面的速度,通过题中两图对比可知,质量相同的铁球,滚下时的高度越高,到达水平面的速 度越大,纸盒被推动的距离越远,铁球动能越大。(3)实验中,应用转换法通过比较纸盒被推动的距离来判 断铁球动能的大小,题图丙中纸盒被推动的距离最小,故铁球的动能最小。(4)三次实验中同一小车从同 一斜面顶端由静止滑下,到达水平面时的速度相同,即具有的机械能相同,最终停下来,是因为运动过程中 克服摩擦力做功,机械能全部转化成了内能,所以小车在三个表面克服摩擦力做功相等;由实验现象可 知,水平面越光滑,受到的阻力越小,小车运动距离越大,在此实验的基础上推理得出:若水平面绝对光滑, 小车在水平方向上受到的阻力为0,将以恒定不变的速度永远运动下去,即做匀速直线运动。
答案 (1)速度 从斜面的同一高度由静止滚下(2)速度越大,动能越大 (3)丙 纸盒被推动的距离最小 (4)相等 匀速直线
10.(2017福建,27,4分)小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条,探究“橡皮 条的弹性势能与长度、宽度的关系”。他依次将橡皮条固定在弹弓上,如图所示。在弹性范围内,拉伸 相同的伸长量,将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去,测得弹射的水平距离,数据如下表:
请回答以下问题:(1)实验中,是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小;(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关;(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能还与橡皮条的 有关;(4)用同种材料同厚度的橡皮条,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条是 ( )A.窄而长的 B.宽而长的C.窄而短的 D.宽而短的
解析 (1)橡皮条弹性势能的大小是通过弹珠射出的水平距离来表示的,射出得越远,橡皮条的弹性势能 越大。(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条宽度相同,长度不同,弹珠射出的水平 距离不同,故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长 量,橡皮条长度相同,宽度不同,弹珠射出的水平距离不同,故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。 (4)由以上可知,弹性势能的大小与宽度、长度有关;在拉伸相同的伸长量时,宽度越宽,弹性势能越大,长 度越短,弹性势能越大,故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的,故选D。
答案 (1)弹珠被弹射的水平距离(2)长度 (3)宽度 (4)D
六、电磁学探究实验
1.(2017云南昆明,21,10分)在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中,小明采用了图所示的电路。闭合 开关,夹子P向左滑动时,电阻丝连入电路的长度变长,观察到电流表示数变小,灯的亮度变暗。小明在得 出导体电阻与长度关系的同时,还得出“灯泡的亮度由电流大小决定”的结论。
(1)你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是 的。(2)小丽用L1“6 V 3 W”和L2“6 V 2 W”的两个小灯泡及6 V的电源等器材,设计如下实验来验证小明的结论是否正确,请你帮她将实验步骤填写完整:①将两个小灯泡串联,接到6 V的电路中,则通过两灯的电流 ;灯 两端的电压较大;可观察到 灯 较亮;②将两个小灯泡并联,接到6 V的电路中,则两灯两端的电压 ;通过灯 的电流较大,可观 察到灯 较亮。(3)由以上实验可以得出灯泡的亮度由 决定。
答案 (1)(2分)错误(2)(每空1分)①相等 L2 L2 ②相等 L1 L1(3)(2分)电压和电流(实际功率或电流与电压的乘积)
2.(2020陕西,19,4分)如图-1是小明测量未知电阻R1阻值的实物图。 图-1
图-2(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端。(2)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0 V,此时电流表的指针位置如图-2所示,则电流表的示数为 A,本次测得R1的阻值为 Ω。(3)现有另一个未知电阻R2(阻值约为400 Ω),若仅将图-1中的R1替换为R2,其他器材和电路连接不变,则不 能测出R2的值,其原因是实验中 表无法读数。
答案 (1)右 (2)0.16 12.5 (3)电流
3.(2020云南,20,7分)如图甲所示是小明同学测定额定电压为2.5 V,额定功率不大于1 W的小灯泡功率的 实物连接图。 甲 乙(1)在小明连接好的电路中存在错误或不妥之处,请你找出其中的两处:① ;② 。(2)改正错误和不妥之处后,闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,但小灯泡不亮,可能的原因是
(填写选项中的字母)。A.小灯泡短路B.连接小灯泡的导线接触不良C.滑动变阻器接入电路的电阻过大(3)小明调节滑动变阻器,依次正确读取三组实验数据,随手写在了草稿纸上(如图乙所示)。下表是小明 在老师指导下设计的记录数据及现象的表格,请你补出阴影处所缺的内容: ,分析数据后得 到小灯泡的额定电流为 A,额定功率为 W。
(4)实验后,小明将一只5 Ω的定值电阻与标有“20 Ω 1 A”的滑动变阻器串联接在电压恒定为3 V 的电源上,请你帮小明计算出滑动变阻器消耗的最大功率为 W。
答案 (1)滑动变阻器连接成两个下接线柱;电压表选用0~15 V量程;电流从电流表的“-”接线柱流进 (或电流表的正、负接线柱接反)。(答出“滑动变阻器、电流表连接错误,电压表连接不妥”也给分;每 空1分,共2分) (2)C(1分) (3)小灯泡的发光情况(小灯泡的亮度)(1分) 0.30(0.3也给分)(1分) 0.75(1 分) (4)0.45(1分)
4.(2018河南,17,4分)小明利用图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。 (1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 (选填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指针会发生偏 转。(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转。(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转。由此小明得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中就产生感应电流。(4)小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关。为了探究感应电流的大小 与磁场强弱是否有关,他应进行的操作是: 。
答案 (1)(1分)左右(2)(1分)不会(3)(1分)切割磁感线(4)(1分)让导体棒以相同的速度,在强弱不同的磁场中做切割磁感线运动,比较电流表指针偏转的角度
解析 (1)根据产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。题中的磁感线 是从N极到S极,所以当导体棒沿左右方向运动时,做切割磁感线运动,产生感应电流,感应电流会使电流 表指针发生偏转。(2)导体棒不动,磁铁上下移动,导体棒不做切割磁感线运动,故不产生感应电流,电流 表指针不会发生偏转。(3)由实验现象可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路 中会产生感应电流。(4)探究感应电流大小与磁场强弱是否有关,应当采用控制变量法,需要保证其他条 件不变,改变磁场强弱,观察电流表指针偏转角度。
中考物理
题型突破三 实验题
一、直接测量型实验
1.(2017北京,31,2分)如图所示,物体A的长度是 cm。
答案 2.80
解析 被测物体的长度为末端对应的刻度值减去初端对应的刻度值,并且应估读到分度值的下一位,刻 度尺的分度值为1 mm,故答案为2.80 cm。
2.(2017广东广州,13)如图,一束光从空气射到水面O点,反射光线在容器壁上形成一光点A。(1)画出反射 光线及对应的入射光线;(2)大致画出该入射光线进入水的折射光线;(3)A在水中的像到A的距离为 cm。
答案 (1)(2)如图所示 (3)30.0
解析 (1)光点是反射光线照射到的位置,连接O、A便能得到反射光线,根据反射定律可得到入射光线。(2)光从空气斜射入水,发生折射,根据折射特点,画出折射光线。注意折射角应小于入射角。(3)根据平面镜成像的原理,像距等于物距,像距亦是15.0 cm,故像与物的距离为30.0 cm。注意刻度尺的 分度值为1 cm,读数时需要估读。
3.(2019江苏南京期末改编)图中停表的读数是 s。
答案 156.1
解析 小圈读数2 min,因为已过2.5 min,所以大圈读数为36.1 s,故时间为2 min+36.1 s=156.1 s。
4.[2017陕西,30(1),1分]如图所示,量筒中液体的体积为 mL。
答案 35
解析 量筒的分度值为1 mL,此时液体的体积为 35 mL。
5.(2018吉林,13,2分)测力计是测量 (选填“质量”或“力”)的大小的仪器;在图中,弹簧测力计的 读数是 N。
答案 力 4.4
解析 测力计是测量力的大小的工具,由题图可知,测力计的分度值为0.2 N,此时示数为4.4 N。
6.[2017陕西,30(2),1分]如图所示,弹簧测力计的示数为 N。
答案 3.6
解析 弹簧测力计的分度值为0.2 N,则此时的示数为 3.6 N。
7.(2017江苏南京,16,5分)小明测量南京雨花石的密度,进行了如下实验:(1)将天平放在 桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,应将天平的 平衡螺母向 端调,使横梁平衡;
(2)如图乙所示,雨花石的质量为 g;(3)将雨花石放入盛有50 mL水的量筒中,静止时液面情况如图丙所示,则雨花石的密度是 kg/m3;(4)小明根据所测数据,在图丁上描出一个对应的点A,接着他又换用另一石块重复了上述实验,将所测数 据在图上又描出了另一个对应的点B,若ρA、ρB分别代表雨花石和另一石块的密度,则ρA ρB(选填 “>”、“=”或“<”)。
答案 (1)水平 左 (2)31.4 (3)3.14×103 (4)<
8.(2018北京,23,4分)(1)如图1所示,体温计的示数为 ℃。 图1(2)如图2所示,弹簧测力计的示数为 N。 图2
答案 (1)36.5 (2)3.6
解析 (1)体温计的分度值为0.1 ℃,玻璃管内液面在36 ℃刻度线右侧第5个小格处,所以示数为36.5 ℃。(2)弹簧测力计分度值为0.2 N,指针指在3 N下方第3个小格处,所以示数为3.6 N。
9.(2017内蒙古呼和浩特,12,3分)小明同学设计的一个温度计,如图所示。瓶中装的是气体,瓶塞不漏气, 弯管水平部分有一小段液柱。 (1)这个温度计是根据 (选填“液体热胀冷缩”或“气体热胀冷缩”)的规律制成的;(2)将此装置放在室内,当周围的温度降低时,液柱将向 (选填“左”或“右”)移动;(3)如图是某患者测量体温时,体温计的示数图,此时患者的体温为 ℃。
答案 (1)气体热胀冷缩 (2)左 (3)39
解析 (1)瓶中装的是气体,因此利用了气体热胀冷缩的规律;(2)当周围温度降低时,瓶中气体收缩,液柱向左移动;(3)由液柱所对刻度可知,患者体温是39 ℃。
10.(2017云南,19改编)电流表的指针偏转如图所示,电流表的示数为 A。
答案 0.28
解析 电流表选用0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,电流I=0.2 A+4×0.02 A=0.28 A。
11.(2018云南昆明,18节选)图中,电压表的示数是 V。
答案 7
解析 电压表所选量程为0~15 V,分度值为0.5 V,故读数为7 V。
12.(2020江苏苏州,21,3分)如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。 (1)该电能表示数为 kW·h。(2)小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220 V 10 W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电 器,将该节能灯接入220 V的测量电路,设计了以下三种测量方案:方案一:测量出电能表显示消耗1 kW·h电能所用的时间t;方案二:测量出1 min时间内电能表转盘转过的圈数n;方案三:测量出电能表转盘转过1圈所用时间t。①若使用方案二,小明计算额定功率的关系式应该为:P= (单位:W)。(用数字和n表示)②比较三种方案,最可行的是方案 。
答案 (1)1 469.5 (2)①30n ②三
二、间接测量型实验
1.(2020吉林,22,3分)在“测量小车运动的平均速度”的实验中:(1)需要的测量工具有停表和 。(2)为了减小实验误差,应使斜面坡度较 些。(3)小车在3 s内运动了0.9 m,则它通过这段路程的平均速度为 m/s。
答案 (1)刻度尺 (2)缓(或小) (3)0.3
2.(2017山东潍坊,23,6分)某兴趣小组的同学用斜面、小车、长刻度尺、录像机等,研究“斜面上运动的 物体,运动路程和通过这段路程所用时间的关系”,如图甲所示。在斜面一侧沿斜面方向固定一长刻度 尺,刻度为0的位置在上方,并将该位置作为释放小车的位置。打开录像机的录像功能,并面向刻度尺录 像,让小车由静止滑下,滑到底端停止录像。通过播放视频可以确定小车在不同时刻的位置。 甲
乙
(1)视频显示,小车从0刻度处运动到0.20 m刻度处,用时1 s,该过程小车的平均速度是 m/s。(2)通过视频查找出小车5次的位置,小车从开始运动到各个位置的路程s和对应时间t如下表所示,表中第 三行数据为对应时间的平方。
①根据表中数据,在图乙上作出小车运动的s-t2图像。②经分析可得,小车在斜面上从静止开始运动时,小车运动的路程s与运动时间的平方t2的关系式是 。
答案 (1)0.20(2)①如图所示 ②s= (或s=0.2t2) 说明:作图2分,每空2分,共6分
3.(2019山东潍坊,22,6分)李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度,实验过程如下:A.取一根筷子,用细线将其悬挂,调节悬挂位置,直至筷子水平平衡,悬挂位置记为O点,如图甲所示;B.将矿泉水瓶剪成烧杯形状,倾斜固定放置,在瓶中装水至溢水口处,用细线系紧石块,将石块缓慢浸入水 中,溢出的水全部装入轻质塑料袋中,如图乙所示;C.取出石块,擦干水分;将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧,移动悬挂位置使筷子仍水平平 衡,用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2,如图丙所示。 (1)已知水的密度为ρ水,则石块密度ρ石= (用字母ρ水和所测得的物理量表示);
(2)采用上述实验方法,筷子粗细不均匀对实验结果 (选填“有”或“无”)影响;(3)图乙所示步骤中,若瓶中的水未装至溢水口,实验结果将 (选填“偏大”、“偏小”或“不 变”)。
方法技巧 实验步骤A中调节筷子水平平衡的过程与调节天平横梁平衡的过程相同,具备知识迁移能力 可以快速判断出筷子粗细不均匀对实验结果无影响。
4.(2020河南,18,6分)郑州市积极响应“国家黄河生态文明”战略,在沿黄地区大力发展石榴种植。小明 发现他家的石榴比其他品种的石榴甜,汁更浓,想测一下石榴汁的密度。 (1)实验步骤如下:①将空烧杯放在调好的天平上,测出其质量为40 g;②在烧杯中倒入适量的石榴汁,将其放在天平左盘上,在右盘内添加砝码。当放入最小的5 g砝码时,天平
右端下沉,接下来应进行的操作是: ,直到天平平衡。此时砝码质量及游码位置如 图甲所示,则烧杯和石榴汁的总质量为 g;③将烧杯中的石榴汁倒入量筒中,液面位置如图乙所示,则量筒中石榴汁的体积为 cm3;④用上述测得的数据计算出石榴汁的密度为 kg/m3。(2)分析实验过程,小丽认为,在步骤③中,由于烧杯中的石榴汁有残留,会使密度的测量结果 (选 填“偏大”或“偏小”)。她提出只要将(1)中实验步骤的顺序稍作调整就能使测量结果更准确,合理的 顺序是 (填写步骤序号)。
答案 (1)(4分)②取下5 g的砝码,调节游码 62.4 ③20 ④1.12×103 (2)(2分)偏大 ②③①④
5.(2018吉林长春,23,3分)小明要测量额定电压为2.5 V的小灯泡正常发光时的电阻,连接的电路如图甲所 示。 (1)要用电压表测量小灯泡两端的电压,电路中有一处导线连接错误,请在错误的导线上打“✕”,并用笔 画线代替导线将电路连接正确。(2)实验过程中,当电压表示数为2.1 V时,电流表示数如图乙所示,为使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器
的滑片向 移动,当电压表示数为2.5 V时,电流表的指针在图乙指针的位置上偏转了一个小格,则灯 丝的电阻约为 Ω(结果保留一位小数)。
答案 (1)如图所示 (2)右 8.9
6.(2017重庆A,16,8分)小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2. 5 V相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10 Ω 1 A”、R2“20 Ω 2 A”,开关、导线若干。 甲
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮, 且导线不交叉)。(2)闭合开关前,应将滑片P置于 (选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片 P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是 。A.小灯泡短路
B.滑动变阻器短路C.小灯泡断路D.滑动变阻器断路(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电 路中的电流为 A;第4次实验时灯泡电阻值为 Ω。由表一中的数据可知,小张选用的滑动 变阻器应是 (选填“R1”或“R2”)。(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是 (选填 “合理”或“不合理”)的。
表一
表二
(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5 Ω、10 Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟 电阻不成反比,其原因可能是: 。
答案 (1)如图所示 (2)A C(3)0.2(0.20) 8 R2(4)不合理(5)未控制电压表示数一定(未控制定值电阻两端电压不变)
解析 (1)滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮,表明电路中的电流变大,则电池负极应该接在滑动变阻器右 下角B点;(2)闭合开关前,滑动变阻器连入电路的阻值应调至最大,即应将滑片P移至A端;电压表有示数, 电流表指针几乎不偏转,说明与电压表并联的小灯泡断路,故选C;(3)电流表量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,电流表示数为0.2 A;根据欧姆定律可知第4次实验时灯泡的电阻为R= = =8 Ω;电源由两节干电池组成,电源电压为3 V,第1次实验时灯泡两端的电压为0.5 V,则滑动变阻器两端的电压为U'=3 V-0.5 V=2.5 V,电流为0.16 A,则滑动变阻器接入电路的电阻为R'= = =15.625 Ω,故应选择R2;(4)由表格中的数据可知,灯丝电阻随温度变化而变化,在不同电压下,温度不同,电阻也不同,所以求平均值是不合 理的;(5)实验时,分别把5 Ω、10 Ω、15 Ω电阻接入原灯泡位置,闭合开关,原灯泡位置接入的电阻越大,分 担的电压越大,没有保持电阻两端的电压不变,所以得到电流跟电阻不成反比。
7.(2018辽宁沈阳,20,5分)如图所示,在测量小灯泡电功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,电源 为两节新干电池。 (1)实验原理: ;(2)正确连接电路并测量,得到如下数据:
在第1组数据中,电压表和电流表虽然都有示数,却观察到灯泡不发光,主要原因是: ;由表格中的数据,计算出小灯泡的额定电功率P额= W;(3)下表是实验过程中出现的不正常现象及检测结果,请分析导致该现象的可能原因,从下列选项中选择 一个原因,并将前面的字母填入表格。A.小灯泡灯丝断了B.滑动变阻器断路C.滑动变阻器下面两个接线柱接入电路
答案 (1)P=UI (2)小灯泡的实际功率太小 0.7(3)①C ②A
解析 (1)测量小灯泡的电功率时,需要用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和小灯泡两端电 压,利用P=UI计算出电功率。(2)小灯泡的亮度取决于其实际功率,当小灯泡的实际功率太小时不发光;U额=2.5 V,由表格数据知I额=0.2 8 A,故P额=U额I额=2.5 V×0.28 A=0.7 W。(3)灯泡不亮,两表示数均较小,可知故障原因不是断路,移动滑片,灯泡仍不亮,两表示数均不变,可能是将 滑动变阻器下面两接线柱接入了电路,故①处选填C。灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,电流表几乎 无示数,可知电压表两端到电源两端无断路;取下灯泡,两表示数均不变,可知电路中与电压表并联部分 出现断路,故②处选填A。
8.(2017河北,34,7分)小明利用图甲所给实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6 V,小 灯泡正常工作时的电压为3.8 V,电阻约为12 Ω,滑动变阻器规格为“20 Ω 2 A”。(1)请用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。 图甲 图乙
图丙
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路中的故障是 。(电路中只有一处故障)(3)排除故障后,继续实验。闭合开关,移动滑片,当电压表的指针指在某电压值时(请在图乙中标出相应 的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率是 W。(4)测量完灯泡的额定功率后,小明又测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大, 原因是: 。【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量。实验电路如图丁所示。实验结束 后,两人对实验进行了交流与评估。 图丁
①小红的实验结果误差较大,理由是 。②小明的实验更不容易操作,理由是 。
答案 (1)如图所示(2)滑动变阻器处断路(3)如图所示 1.14
(4)灯丝两端的电压增大时,温度升高【评估】①不能在电压表上准确读出3.8 V②开始操作时不易确定滑片的位置
解析 (1)灯泡正常发光时的电流约为I= = ≈0.32 A,故电流表应选择0~0.6 A量程,将灯泡左接线柱与电流表“0.6”接线柱连接。(2)由灯泡不亮,电流表指针几乎不动,可知电路故障为断路,又因为电 压表满偏,则可确定是滑动变阻器处断路。(3)移动滑片,当电压表示数为2.2 V时,灯泡两端电压为3.8 V, 正常发光,此时电流表读数为0.3 A,故灯泡的额定功率为P=UI=3.8 V×0.3 A=1.14 W。(4)灯丝两端的电 压增大时,通过灯丝的电流增大,其温度升高,灯丝电阻随温度的升高而增大。【评估】①小红将电压表 并联在灯泡两端,则电压表应选择0~15 V量程,导致不能在电压表上准确读出3.8 V,这是小红实验结果误 差较大的原因。②小明将电压表并联在滑动变阻器两端,开始操作时不易确定滑片的位置,若滑动变阻 器连入电路的电阻太大,则两端电压超出电压表量程;若滑动变阻器连入电路的电阻太小,则灯泡中电流 太大,容易烧坏。
三、光学探究实验
1.(2018新疆乌鲁木齐,18,4分)在探究光的反射规律的实验中,小明设计了如图所示的实验:将平面镜放在 水平桌面上,硬纸板竖直地立在平面镜上,硬纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板可绕ON转动。 甲 乙 (1)如图甲,当硬纸板在同一平面上,使一束光贴着纸板沿某一方向射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向 射出。当入射光EO向ON靠近的过程中,发现反射光OF (选填“靠近”或“远离”)ON。为了
精确探究反射规律,除了图中的器材,还需要刻度尺、 和 。(2)如图乙,保持左侧纸板和入射光的位置不变,将右侧纸板绕ON转动,此时在右侧纸板上不能看到反射 光,由此可以得出反射光线、入射光线和法线 的结论。
答案 (1)靠近 笔 量角器 (2)在一个平面上
解析 (1)由光的反射定律可知,反射角等于入射角,故入射光线靠近法线,反射光线会随之靠近法线;为 了精确探究反射规律还需刻度尺和笔,将光的传播路径记录下来,再利用量角器测量角度大小,比较得出 反射角与入射角的关系。(2)保持左侧纸板和入射光线位置不变,将右侧纸板绕ON转动,右侧纸板上不 能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在一个平面上。
2.(2019山东潍坊,19,4分)在“探究光反射时的规律”实验中,将一块平面镜平放在水平桌面上,再把一张 硬纸板竖直放在平面镜上,用激光笔将一束光贴着纸板射到平面镜上,用直尺和笔描出光线的传播路 径。(1)上述实验中硬纸板的作用是 ;(2)为了探究完整的反射规律,还需要用到的器材是 。
答案 (1)显示光的传播路径 (2)量角器说明:每小题2分,本题共计4分。其他答案只要合理,即可给分。
解析 (1)光的传播路径我们看不见,可通过一些方法间接看到,如通过水雾、烟雾等,这里利用光在硬纸 板表面发生漫反射显示出光的传播路径;(2)为了探究完整的反射规律,还需要用到的器材是量角器,测入 射角和反射角的大小。
3.(2017安徽,19,8分)如图所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光 现象。 (1)使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角γ (填写变化规律),且折射角总是大于相应的 入射角;(2)当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是 ;(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有 光线,而只存在 光线。
答案 (1)变大 (2)90° (3)折射 反射
解析 当光从水中斜射向空气中时,入射角增大,折射角也随之增大,当入射角增大到某一数值时,折射角 将增大到90°,若继续增大入射角,则不会再有折射光线,只存在反射光线,故折射角最大值为90°。
4.(2019江西,26,7分)公共场所中经常看到有人饶有兴趣地低头玩手机游戏,殊不知手机中还有很多其他 功能。爱好物理的“620”创新小组的同学们,发现手机有一种“镜子”功能。于是,激起了他们探究平 面镜成像特点的兴趣。 【设计实验】由于用手机中的“镜子”作平面镜进行实验,无法找到像的位置。于是他们选用了玻璃板、规格相同 的两个棋子、白纸等,组装成如图所示的实验装置。【进行实验与收集证据】(1)小华同学将棋子A移到玻璃板前某位置不动,小普同学在玻璃板另一侧帮忙移动棋子B,无论小普在水 平桌面上怎样移动棋子B,小华都看不到棋子B与棋子A的像重合。善于观察的小林同学发现这是因为
玻璃板与桌面 ,调整后,小华便能看到棋子B与棋子A的像完全重合。(2)把棋子A在玻璃板前移动多次,同时调整玻璃板后棋子B的位置,每次都使得棋子B与棋子A的像的位 置重合,这不仅可以找到像的位置,还可以比较出像与物的 关系。(3)实验中还需要 ,用来测量像与物到玻璃板的 。【分析与论证】平面镜成像的特点是:像与物的大小 ;像与物到镜面的距离 。利用数学中的知识,平面 镜成像的规律也可以表述为:像与物关于镜面 。
答案 【进行实验与收集证据】 (1)不垂直 (2)大小 (3)刻度尺 距离【分析与论证】相等 相等 对称
解析 【进行实验与收集证据】(1)研究平面镜成像,把棋子A放在玻璃板前面,我们透过玻璃板就可以 看到棋子A所形成的虚像,虚像的位置与玻璃板摆放有关,只有当玻璃板与桌面垂直时,棋子A所形成的 虚像才会与桌面垂直,小华移动棋子B,怎么也看不到棋子B与棋子A的像重合,这说明棋子A的像与桌面 不垂直,玻璃板与桌面不垂直。(2)选用相同的棋子A、B,并把棋子A在玻璃板前移动多次,就是为了便于 比较在玻璃板中看到的A的像,与棋子B的大小是否一样,以便于比较出物与像的大小关系。(3)采用相同 的两个棋子A、B可以比较物与像的大小关系,但物、像分别到玻璃板的距离关系,需要用刻度尺来测量 才能比较。【分析与论证】通过多次实验不断改变棋子A和棋子B的位置,测量并记录物与像到玻璃板 的距离,分析实验现象和数据会发现,像与物的大小是相等的,像与物到镜面的距离也相等,像与物的连线 与镜面垂直,所以像与物关于镜面对称。
5.(2020山西,31,4分)如图甲所示,创新小组的同学们在“探究平面镜成像的特点”时,将点燃的蜡烛A放 在玻璃板前面,能看到玻璃板后面有它的像。 (1)再拿一支与A完全相同的蜡烛B,目的是 。实验中,蜡烛B在玻璃板后的纸面上无 论怎样移动,都无法让它与蜡烛A的像完全重合,其原因可能是 。(2)解决上述问题后,图乙是同学们经过三次实验,在白纸上记录的像与物对应点的位置。通过处理和分 析这张“白纸”上的信息,可得出的结论是 (写出一条即可)。
(3)移开蜡烛B,把光屏放在像的位置处,光屏上 (选填“能”或“不能”)承接到蜡烛的像。
答案 (1)比较像与物的大小 玻璃板没有竖直放置 (2)像和物的连线与镜面垂直(或像和物到平面镜 的距离相等) (3)不能
解析 (1)玻璃板成的是虚像,所以要利用完全相同的蜡烛B比较像与物的大小。玻璃板若没有竖直放 置,则蜡烛A与其所成的像的连线与纸面不平行,故B在纸面上移动时无法与A的像重合。(2)白纸上得到 的信息是每次实验中像和物的位置,将对应位置连线分析可得出像与物的位置关系特点。(3)玻璃板成 的是虚像,虚像不能成在光屏上。
6.(2019重庆A,15,5分)小薇同学探究凸透镜和平面镜的成像规律: (1)先将光具座上蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者中心调至 ;(2)移动蜡烛,光屏上呈现了烛焰的清晰像,如图所示,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或 “放大镜”)就是利用了这样的成像原理;(3)她想用大小合适的玻璃板替换凸透镜探究平面镜成像规律,现有厚、薄两块玻璃板,应选择较
的玻璃板;(4)再取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系;光具座上的刻度可以方便比较像与物到玻 璃板的 关系。
答案 (1)同一高度 (2)照相机 (3)薄 (4)大小 距离
解析 (1)为了使所成的像呈现在光屏中央,应将烛焰、凸透镜、光屏的中心调至同一高度;(2)由题图信 息结合凸透镜成像规律可知,此时的物距大于2f,成倒立、缩小的实像,照相机利用了这一原理;(3)探究平 面镜成像特点时,应选择较薄的玻璃板,以避免厚玻璃板的前后表面分别成像,影响实验结果;(4)实验中 用两支相同的蜡烛是为了利用等效替代法比较像和物的大小关系;光具座上的刻度便于比较像与物到 玻璃板的距离关系。
7.(2020河南,17,4分)小明和小亮用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。 (1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的是 。(2)如图所示,光屏上呈现一个清晰的像,保持凸透镜位置不变,将蜡烛向左移动一段距离,要再次在光屏 上得到清晰的像,应将光屏向 移动,像的大小将变 。(3)小亮认为:凸透镜成实像时,不但像与物上下是颠倒的,而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方
法,验证小亮的观点。 。
答案 (1)(1分)使像成在光屏中央(2)(2分)左 小(3)(1分)沿垂直于光具座方向吹动烛焰,观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反
解析 (1)“三心同高”的目的是确保蜡烛火焰的像成在光屏的中央。(2)根据物远像近像变小,可知光 屏应当向左移,而且光屏上得到的像将变小。(3)为了验证像与物左右相反,可以选取左右不对称物体,然 后观察像的特点,除了答案所述方法,还可将蜡烛换成组成字母“F”的LED灯,光屏上可以呈现上下左 右都相反的像,即可验证小亮的观点。
四、热学探究实验
1.(2019福建,27,5分)图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。(1)图乙温度计的示数为 ℃。(2)图丙是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图像,海波熔化过程对应图线中的 段 (选填“AB”或“BC”),其熔点为 ℃。熔化过程中海波吸收的热量 放出的热量(选填 “大于”“小于”或“等于”)。(3)用质量为m1的海波做实验,绘制的海波的温度随时间变化的图线如图丁中的a。若用质量为m2(m2>m1)
的海波做实验,得到的图线可能是图丁中的 (选填“b”“c”或“d”)。
答案 (1)46 (2)BC 48 大于 (3)c
解析 (1)由图可知,温度计的分度值为1 ℃,温度计的示数为46 ℃。(2)由于海波是晶体,熔化过程中温 度保持不变,故海波熔化过程对应于图线中的BC段,其熔点便是BC段对应的温度48 ℃。在熔化过程中, 海波在吸收热量的同时,也对外放出热量,但由于海波处于熔化过程中,内能不断增加,故其吸收的热量大 于放出的热量。(3)因同为海波,它们的熔点相同,b、d不正确,初温相同时,质量越大,温度升高到熔点需 要吸收的热量越多,即加热时间越长,故c正确。
2.(2020江苏南京,21,4分)如图甲所示,用100 g初温为90 ℃的水做“探究水沸腾时温度变化的特点”实 验。 (1)加热一段时间后,温度计示数如图乙所示,为 ℃,这段时间内水吸收的热量为 J。[c水 =4.2×103 J/(kg· ℃)](2)继续实验,观察到水刚开始沸腾,接下来的操作是: (选填“继续”或“停止”,下同)加热, 记录温度计示数。分析数据,完成实验。
答案 (1)95 2.1×103 (2)继续 继续
解析 (1)由题图乙可知,温度计的分度值为1 ℃,此时对应的温度为95 ℃;这段时间内水吸收的热量Q吸= c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg· ℃)×0.1 kg×(95 ℃-90 ℃)=2.1×103 J。(2)探究水沸腾时温度变化的特点,要在水沸腾后继续实验,方能得出水沸腾时的规律,所以水刚沸腾,要 继续加热,继续记录温度计示数。
3.(2017江西,25,7分)探究水沸腾时温度变化的特点(1)如图甲所示,是某小组安装的实验装置,合理的安装顺序是 (填序号)。①烧杯和水②酒精灯③铁杆A和温度计(含纸盖)④铁圈B和石棉网 图甲
实验过程中,她发现在第3 min时,水中的气泡在上升的过程中逐渐 (选填“变大”或“变小”)。(3)请将图乙中的 ,并根据上表数据绘出水温与时间的关系图像。(4)由数据及图像可知,水沸腾时,继续加热,水的温度 。(5)通过学习,小燕终于明白妈妈用炉火炖汤时,在汤沸腾后总是 的道理(选填“保持大火”或 “调为小火”)。
图乙(2)下表是小燕记录的实验数据:
答案 (1)②④①③ (2)变小 (3)如图所示 (4)保持不变 (5)调为小火
解析 (1)酒精灯要使用外焰加热,所以合理顺序为:先放好酒精灯,由其外焰高度确定铁圈及石棉网的高 度;用温度计测量液体温度时,玻璃泡要浸没在液体中,不能接触容器底和壁,所以接着应放置烧杯,最后 安装温度计。即顺序为②④①③。(2)水沸腾前,烧杯内水的温度不均匀,底部的温度高于上部的温度,所 以底部汽化形成的气泡在上升过程中由于热胀冷缩和遇冷液化会逐渐变小。(3)由表格中的数据描点 连线得到图像。(4)由图像可知,水沸腾过程中吸热,但温度保持不变。(5)汤处于沸腾状态时的温度保持 不变,即使加大火力,也不能通过提高水温来使食物煮熟得更快,只是加快了水的汽化,浪费了燃料。所以 先用大火将食物烧开,就改用小火炖,保持锅内的水一直沸腾是节能、科学的方法。
4.(2019湖南衡阳,26,8分)小明用如图甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力,在两个相同的烧瓶 内分别接入电阻丝,装入质量相等的a、b两种液体,并分别插入温度计。(1)实验中选用的两根电阻丝的阻值应 (选填“相同”或“不同”)。(2)实验中,用 (选填“A”或“B”)间接反映液体吸收热量的多少;通过比较 (选填 “A”或“B”)来判断液体吸热能力的强弱。
A.通电时间B.温度计示数的变化量(3)表是某次的实验数据,液体a加热后的温度如图乙所示,请将温度计示数填入相应表格中。
分析可知, (选填“a”或“b”)液体的吸热能力较强。(4)设质量为m的a液体中电阻丝的阻值为R,测出其电流为I,通电一段时间t后,温度计的示数变化量为Δt, 若不计热量损失,则a液体的比热容为 (用所给出的物理量写出比热容的表达式),用该表达式计 算出的比热容会比实际值 (选填“偏大”或“偏小”)。(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油,并接入两根阻值不同的电阻丝,就可用这个装置来探究电 流产生的热量与 的关系。
五、力学探究实验
1.(2019安徽,18,6分)图为研究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验的示意图。
实验的过程为:a.用弹簧测力计缓缓拉动木块,使它沿水平长木板滑动,当测力计示数稳定后,该示数即为此状态下滑动 摩擦力的大小。b.改变放在木块上的砝码,测出此种情况下的滑动摩擦力。c.换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。……(1)该实验的原理是: ;(2)该实验的结论是: 。
解析 (1)用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动时,拉力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的 条件可得出二者大小相等。(2)比较a、b两次实验可知,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,结果摩擦力的大小不同,说明滑动摩 擦力的大小与压力大小有关;比较b、c两次实验过程可知,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,结果摩 擦力的大小不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
答案 (1)二力平衡 (2)接触面受到的压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
2.(2019福建,29,4分)图是“测量滑动摩擦力大小”的实验装置示意图。 (1)图甲中,将木板固定,水平拉动木块,木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力 大小相等; 图乙中,水平拉动木板,待测力计示数稳定后,木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力 大小 相等。(选填“一定”或“不一定”)(2)图丙中,水平拉动木板,待测力计示数稳定后,测力计A的示数为4.0 N,测力计B的示数为2.5 N,木块受
到的滑动摩擦力大小为 N。若增大拉力,当A的示数为4.8 N 时,B的示数为 N。
解析 (1)图甲中用测力计水平拉动木块,木块水平方向受到两个力,滑动摩擦力与拉力,没明确木块是否 做匀速直线运动,故滑动摩擦力与拉力可能相等也可能不相等;图乙中,木块在水平方向只受两个力,测 力计的拉力和木块与木板间的滑动摩擦力,由于木块保持静止状态,所以木块受平衡力作用,滑动摩擦力 与拉力大小一定相等。(2)图丙中,水平拉动木板,测力计A的示数为4.0 N,测力计B的示数为2.5 N,木块仍 保持静止状态,受力情况与图乙是相同的,在水平方向上,木块受到测力计B的拉力等于木块与木板间的 滑动摩擦力,即等于测力计的示数2.5 N。当增大拉力至测力计A的示数为4.8 N时,木块的受力情况仍不 变,木块与木板间的滑动摩擦力大小也没有变,所以测力计B的示数也不变,为2.5 N。
答案 (1)不一定 一定 (2)2.5 2.5
思路分析 在水平方向上,木块受两个力的作用:测力计的拉力和木板对木块的滑动摩擦力。它们之间 大小的关系,取决于木块是否处于平衡状态。只要是平衡状态,一定是受平衡力,水平方向上两个力大小 一定相等。
易错警示 本题甲图,水平拉动木块,但没有说匀速拉动木块,如果学生审题不注意,容易忽视这条,后面 就可能答错。图乙、图丙两种情况关键找对研究对象,两图中的研究对象均是木块而不是木板,无论木 板怎么运动,木块始终是处于静止状态,受平衡力作用,水平方向拉力和滑动摩擦力大小相等。学生有时 会被木板受力所误导。
3.(2019湖南衡阳,24,4分)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小刚利用了两个相同的 木块和一块海绵,进行了如图所示的实验。 (1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法也运用于以下 (选填“A”、“B”或“C”)实验中。A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点B.当电压一定时,探究电流与电阻的关系C.用吸引大头针的多少比较电磁铁磁性的强弱(2)对比甲、乙两图,可以得出:当压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。
(3)对比甲、丁两图,小刚认为压力的作用效果与压力大小无关。你认为他的观点 (选填“正 确”或“错误”),并说明理由: 。
答案 (1)C (2)受力面积 (3)错误 没有控制受力面积一定
解析 (1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种物理学研究方法叫转换法。用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的特点,采用的是等效替代法;当电压一定时,探究电流与电阻的 关系,采用的是控制变量法;电磁铁磁性的强弱不能直接看到,但可以用吸引大头针的多少比较,即采用 了转换法。故选C。(2)对比甲、乙两图,木块对海绵的压力相同,但受力面积不同,由此得出的结论是:当压力一定时,受力面 积越小,压力的作用效果越明显。(3)若研究压力的作用效果与压力大小的关系,由控制变量法知,需要控制受力面积相同,但甲、丁两图中 受力面积不同,即没有控制受力面积相同,故他的观点是错误的。
4.(2017内蒙古呼和浩特,13,3分)在探究运动和力关系的实验中,将同一辆小车从相同的高度处由静止开 始沿斜面滑下,如图所示。第一次水平木板上铺有毛巾,第二次是棉布,第三次直接滑在水平木板上。小 车在三种不同的水平面运动一段距离后,分别停在木板上的不同位置。 (1)小车在三个不同的水平面上运动时,水平面越光滑,小车运动的距离越 (选填“远”或 “近”),这表明小车受到的摩擦力越 (选填“小”或“大”);(2)对上问实验分析后可以推测:如果小车在水平面受到的阻力为零,小车将保持 运动状态不变;(3)英国科学家 对上面实验进行科学的推理,并概括出著名的 定律。
答案 (1)远 小 (2)匀速直线(3)牛顿 牛顿第一
解析 (1)通过实验观察现象得出水平面越光滑,小车运动的距离越远,表明小车受到的摩擦力越小;(2)阻力越小,小车运动得越远,当阻力为零时,小车做匀速直线运动;(3)牛顿在实验基础上通过科学推理概括出了著名的牛顿第一定律。
5.(2018吉林,23,3分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除 对实验的影响;(2)如图1所示,是已经平衡的杠杆,若在两侧的钩码下再各增加一个相同的钩码,杠杆会失去平衡,那么只 需将 (选填下列序号),杠杆就会重新平衡; 图1
①左侧钩码向左移动4个格②右侧钩码向左移动2个格③平衡螺母向左适当调节(3)小明改用弹簧测力计做实验,如图2所示,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数 1 N (选填“大于”、“小于”或“等于”)。(每个钩码0.5 N)
图2
解析 (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,并调节杠杆在水平位置,是为了消除杠杆自重对实验的 影响;(2)在已经平衡的杠杆两侧的钩码下再各加一个相同的钩码,则左边力与力臂的乘积为3G×4L(L为每小 段长度),右边力与力臂的乘积为2G×8L,故杠杆要重新平衡应将右侧钩码向左移动2个格;(3)若测力计的拉力竖直向上,则根据杠杆平衡条件得F×8L=0.5 N×4×4L,则拉力F=1 N,若拉力方向斜向 上,则其力臂小于8L,故拉力大于1 N。
答案 (1)杠杆自重 (2)② (3)大于
6.(2018四川绵阳,33,6分)某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有:(ⅰ)按照如图所示安装滑轮组,测钩码重力G并记钩码和绳端的位置; (ⅱ)用弹簧测力计缓慢拉动绳端,使钩码上升,读出拉力F的值,并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距 离s;(ⅲ)记录实验数据填入表格中(表格略);(ⅳ)多次改变钩码的数量,重复上述实验;(ⅴ)用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码,分别测机械效率;(ⅵ)分析测量结果,讨论影响机械效率的因素。
回答以下问题:(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外,还需要的器材是 。(2)滑轮组机械效率的计算公式是η= (用直接测得的物理量符号表示)。(3)关于影响滑轮组机械效率的因素,该小组同学讨论后得到以下认识,你认为正确的有 (填序号,可能不止一项正确)。A.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越小B.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越大C.忽略摩擦,定滑轮质量相同,则机械效率相同D.忽略摩擦,动滑轮质量相同,则机械效率相同E.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越大F.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越小
答案 (1)刻度尺 (2) (3)ADE
7.(2019重庆A,17,9分)小薇同学制作了如图a所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。 图a 图b (1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越 ;(2)实验时的情形如图b所示,比较甲图和 图,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随 深度的增加而增大;
(3)比较图b甲图和丙图,可以初步得出结论:液体内部压强与液体 有关;(4)小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究:①她先向溢水杯中注水,直到溢水口水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口 ;②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没,如图b丁所示,此时弹簧测力计的示数为 N,溢出 的水全部流入小量筒中,排开水的体积为 mL,此时探头所受的浮力为 N;(水的密度为1. 0×103 kg/m3,g取10 N/kg)③探头从丁图位置不断缓慢往下放(细线足够长),排开水的质量 (选填“变大”“变小”或 “不变”),弹簧测力计的示数会 (选填字母)。A.一直变大 B.先不变后变小C.先变大后变小 D.先变小后变大
解析 (1)探头下端的橡皮膜形变程度越大,说明压力的作用效果越明显,即受到的液体压强越大;(2)比 较图甲和图乙,图中探头所处的深度越深,橡皮膜形变程度越大,可得:在同种液体中,液体内部压强随深 度的增加而增大;(3)比较图甲和图丙可知,图中探头所处的深度相同时,液体的密度越大,压强越大;(4)① 向溢水杯中注水直到溢水口有水流出,是为了使溢水杯中的水面与溢水口相平;②由图丁可知,弹簧测力 计的分度值为0.2 N,示数为0.4 N,探头浸没时排开水的体积为20 mL,故此时探头受到的浮力F浮=ρ水gV排= 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-5 m3=0.2 N;③探头从丁图位置往下放的过程中,接触杯底前,由于橡皮膜随 深度增加向上凹陷程度逐渐增大,导致排开水的体积变小,排开水的质量变小,探头受到的浮力变小,则弹 簧测力计示数变大,当探头接触杯底后,随探头所受到的支持力的增大,弹簧测力计示数又变小。
答案 (1)大 (2)乙 (3)密度 (4)①相平 ②0.4 20 0.2 ③变小 C
思路分析 压强表示压力的作用效果;液体压强与液体的深度和密度有关;读出测力计示数,分析探头排 开水的体积的变化情况,利用阿基米德原理计算出探头受到的浮力,并利用受力分析得出测力计示数的 变化情况。
解题关键 探头从丁图位置往下放,先分析接触杯底前的过程,由于液体内部压强随深度的增加而增大, 故橡皮膜向上凹陷程度会逐渐增大,则探头的体积变小,即排开水的体积变小,受到的浮力变小,故弹簧测 力计示数先变大;再分析探头接触杯底的过程中,由于受到杯底的支持力增大,弹簧测力计的拉力随之变 小,即示数后变小。
8.(2018江西,25,7分)科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分,探究的形式可以是多种多样的。(一)探究浮力的大小与哪些因素有关如图所示,是小华同学所做的一系列探究浮力的大小与哪些因素有关的实验。请按照要求填写表格:
(二)探究电流与电压、电阻的关系请按照要求在虚线框内设计实验记录表格表一要求:保持电阻R不变(R=5 Ω),U(2 V、4 V、6 V),电流随电压的变化表二要求:保持电压U不变(U=6 V),R(5 Ω、10 Ω、15 Ω),电流随电阻的变化
答案 (一)
(二)表一
表二
解析 (一)(1)探究浮力大小与哪些因素有关的实验要用到控制变量法,因此探究浮力大小与物体浸入 液体的体积的关系时,需要控制液体密度一定,改变物体浸入液体的体积。由题图可知,b 与c或者b与d的 液体密度相同,而浸入液体的体积不同,所以选a、b、c或a、b、d。(2)比较图a、c、d,可以看出实验中 物体浸入液体的深度不同,而其他条件相同,故可以探究浮力大小与物体浸入液体的深度的关系。(3)要 探究浮力大小与物体浸入液体的密度的关系,应当选择只有密度不同的测量过程a、c、e。(二)探究电流与电压关系实验,我们需要记录电压与电流大小,并且需要多次实验;探究电流与电阻关系 实验,我们需要记录电阻与电流两个物理量,并且需要记录多次。
9.(2020辽宁营口,31,7分)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图 甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的 纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 甲 乙 丙
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球达到水平面的 相同,为了达到这一目的所采 取的具体操作方法是使小球 。(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时, 。(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图 (选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是 。(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比 较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相 等”);若水平面绝对光滑,小车将做 运动。
解析 (1)要探究动能与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的速度相同,操作方法是使铁球从斜面 的同一高度由静止滚下。(2)甲、丙两次实验中,控制铁球的质量相同,分别从不同高度由静止滚下,改变 了铁球到达水平面的速度,通过题中两图对比可知,质量相同的铁球,滚下时的高度越高,到达水平面的速 度越大,纸盒被推动的距离越远,铁球动能越大。(3)实验中,应用转换法通过比较纸盒被推动的距离来判 断铁球动能的大小,题图丙中纸盒被推动的距离最小,故铁球的动能最小。(4)三次实验中同一小车从同 一斜面顶端由静止滑下,到达水平面时的速度相同,即具有的机械能相同,最终停下来,是因为运动过程中 克服摩擦力做功,机械能全部转化成了内能,所以小车在三个表面克服摩擦力做功相等;由实验现象可 知,水平面越光滑,受到的阻力越小,小车运动距离越大,在此实验的基础上推理得出:若水平面绝对光滑, 小车在水平方向上受到的阻力为0,将以恒定不变的速度永远运动下去,即做匀速直线运动。
答案 (1)速度 从斜面的同一高度由静止滚下(2)速度越大,动能越大 (3)丙 纸盒被推动的距离最小 (4)相等 匀速直线
10.(2017福建,27,4分)小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条,探究“橡皮 条的弹性势能与长度、宽度的关系”。他依次将橡皮条固定在弹弓上,如图所示。在弹性范围内,拉伸 相同的伸长量,将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去,测得弹射的水平距离,数据如下表:
请回答以下问题:(1)实验中,是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小;(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关;(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能还与橡皮条的 有关;(4)用同种材料同厚度的橡皮条,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条是 ( )A.窄而长的 B.宽而长的C.窄而短的 D.宽而短的
解析 (1)橡皮条弹性势能的大小是通过弹珠射出的水平距离来表示的,射出得越远,橡皮条的弹性势能 越大。(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条宽度相同,长度不同,弹珠射出的水平 距离不同,故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长 量,橡皮条长度相同,宽度不同,弹珠射出的水平距离不同,故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。 (4)由以上可知,弹性势能的大小与宽度、长度有关;在拉伸相同的伸长量时,宽度越宽,弹性势能越大,长 度越短,弹性势能越大,故弹性势能最大的橡皮条是宽而短的,故选D。
答案 (1)弹珠被弹射的水平距离(2)长度 (3)宽度 (4)D
六、电磁学探究实验
1.(2017云南昆明,21,10分)在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中,小明采用了图所示的电路。闭合 开关,夹子P向左滑动时,电阻丝连入电路的长度变长,观察到电流表示数变小,灯的亮度变暗。小明在得 出导体电阻与长度关系的同时,还得出“灯泡的亮度由电流大小决定”的结论。
(1)你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是 的。(2)小丽用L1“6 V 3 W”和L2“6 V 2 W”的两个小灯泡及6 V的电源等器材,设计如下实验来验证小明的结论是否正确,请你帮她将实验步骤填写完整:①将两个小灯泡串联,接到6 V的电路中,则通过两灯的电流 ;灯 两端的电压较大;可观察到 灯 较亮;②将两个小灯泡并联,接到6 V的电路中,则两灯两端的电压 ;通过灯 的电流较大,可观 察到灯 较亮。(3)由以上实验可以得出灯泡的亮度由 决定。
答案 (1)(2分)错误(2)(每空1分)①相等 L2 L2 ②相等 L1 L1(3)(2分)电压和电流(实际功率或电流与电压的乘积)
2.(2020陕西,19,4分)如图-1是小明测量未知电阻R1阻值的实物图。 图-1
图-2(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端。(2)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0 V,此时电流表的指针位置如图-2所示,则电流表的示数为 A,本次测得R1的阻值为 Ω。(3)现有另一个未知电阻R2(阻值约为400 Ω),若仅将图-1中的R1替换为R2,其他器材和电路连接不变,则不 能测出R2的值,其原因是实验中 表无法读数。
答案 (1)右 (2)0.16 12.5 (3)电流
3.(2020云南,20,7分)如图甲所示是小明同学测定额定电压为2.5 V,额定功率不大于1 W的小灯泡功率的 实物连接图。 甲 乙(1)在小明连接好的电路中存在错误或不妥之处,请你找出其中的两处:① ;② 。(2)改正错误和不妥之处后,闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,但小灯泡不亮,可能的原因是
(填写选项中的字母)。A.小灯泡短路B.连接小灯泡的导线接触不良C.滑动变阻器接入电路的电阻过大(3)小明调节滑动变阻器,依次正确读取三组实验数据,随手写在了草稿纸上(如图乙所示)。下表是小明 在老师指导下设计的记录数据及现象的表格,请你补出阴影处所缺的内容: ,分析数据后得 到小灯泡的额定电流为 A,额定功率为 W。
(4)实验后,小明将一只5 Ω的定值电阻与标有“20 Ω 1 A”的滑动变阻器串联接在电压恒定为3 V 的电源上,请你帮小明计算出滑动变阻器消耗的最大功率为 W。
答案 (1)滑动变阻器连接成两个下接线柱;电压表选用0~15 V量程;电流从电流表的“-”接线柱流进 (或电流表的正、负接线柱接反)。(答出“滑动变阻器、电流表连接错误,电压表连接不妥”也给分;每 空1分,共2分) (2)C(1分) (3)小灯泡的发光情况(小灯泡的亮度)(1分) 0.30(0.3也给分)(1分) 0.75(1 分) (4)0.45(1分)
4.(2018河南,17,4分)小明利用图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。 (1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 (选填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指针会发生偏 转。(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转。(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转。由此小明得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中就产生感应电流。(4)小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关。为了探究感应电流的大小 与磁场强弱是否有关,他应进行的操作是: 。
答案 (1)(1分)左右(2)(1分)不会(3)(1分)切割磁感线(4)(1分)让导体棒以相同的速度,在强弱不同的磁场中做切割磁感线运动,比较电流表指针偏转的角度
解析 (1)根据产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。题中的磁感线 是从N极到S极,所以当导体棒沿左右方向运动时,做切割磁感线运动,产生感应电流,感应电流会使电流 表指针发生偏转。(2)导体棒不动,磁铁上下移动,导体棒不做切割磁感线运动,故不产生感应电流,电流 表指针不会发生偏转。(3)由实验现象可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路 中会产生感应电流。(4)探究感应电流大小与磁场强弱是否有关,应当采用控制变量法,需要保证其他条 件不变,改变磁场强弱,观察电流表指针偏转角度。
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