备战2022 中考科学 重难点练习 专题2.10 初中物理实验设计证明推导

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专题2.10 初中物理实验设计证明推导1.物体间力的作用是相互的。实验表明，两个物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反。如图所示，一个物体静止地放在水平桌面上。(1)画出物体所受各力的示意图。(2)试推证：物体对桌面的压力与物体受到的重力大小相等。2.我们知道两个物体间力的作用是相互的，当把其中的一个力称为作用力时，另一个力就叫做反作用力。牛顿第三定律告诉我们：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。如图所示,是在“探究滑动摩擦力大小”的实验中,用弹簧测力计测量摩擦力大小的示意图。当水平拉动物体A匀速运动时,弹簧测力计的示数F′(即弹簧所受A的拉力)就表示物体A所受摩擦力f的大小,即F′=f.请你依据牛顿第三定律和二力平衡的条件对此加以证明。3.请根据图示，利用压强公式和其他相关知识，推导出液体内部某处压强P与液体密度ρ和深度h的关系式。4.高度相同的实心圆柱体铁块A、正方体铁块B和长方体铁块C按如图所示放在水平桌面上。已 知正方体铁块最重，长方体铁块底面积最小。针对“这三个铁块对桌面的压强哪一块最大”的问题，同学们提出了以下三种猜想：猜想一：正方体铁块最重，所以它对桌面压强最大。猜想二：长方体铁块的底面积最小，所以它对桌面压强最大。猜想三：三个铁块高度相同，所以三个铁块对桌面的压强一样大。（1）以图中的长方体铁块C为研究对象，推导它对桌面的压强大小的表达式（已知铁的密度为长方体铁块的高度为，底面积为S），根据表达式判断上述哪一个猜想是正确的。（2）利用细沙等简易器材，设计一个实验粗略验证这种猜想的正确性（简要写出实验步骤及判断方法）。5.小张利用吸管喝饮料，用嘴对着吸管用力吸，饮料进入口中，嘴离开吸管，管中的饮料又回落到饮料瓶中。于是他与小吴一起对此现象进行探究，但是观点不一致。小张认为饮料是靠嘴的吸力进入口中的，而小吴则认为饮料是靠大气压进入口中的。请你设计一个实验证明他俩的观点是否正确。6.如图所示，小欢先将酒精棉点燃放入瓶中，再将去壳的熟鸡蛋堵住瓶口，过一会儿，发现瓶子把鸡蛋“吞”了进去。小欢认为这是由于瓶中空气受热后，有部分空气跑到瓶外，瓶中空气稀薄，对鸡蛋的托力变小，鸡蛋是在重力作用下进入瓶中的；而小乐认为是瓶内外的气压差将鸡蛋压入瓶中。请你用小欢的实验器材设计实验，探究他们的观点是否正确，写出实验过程及结论。7.如图所示,一冰块漂浮在水面上,当冰块完全熔化后,请你有关知识证明冰块熔化后水面不升不降.(不考虑水的蒸发)8.物理老师给每个学生发了一段相同的金属丝，要求同学们课下用涂蜡的圆柱形松木棍一端缠绕上金属丝，自制一支能够测量盐水密度的“密度计”。第二节物理课，同学们纷纷拿出了自己的作品。小芳的“密度计”如图甲所示，小丽的如图乙所示。假如两支“密度计”的质量相等，请你判断用哪支“密度计”测量时会更精确?并简述理由。9.老师准备了这样一些实验材料：一把刻度尺、烧杯和适量的水,请你设计一个实验,估测一块橡皮泥的密度(正常情况下,橡皮泥沉在水中).要求：(1)写出实验步骤及所需测量的量。(2)导出用所测量的量表示的橡皮泥密度的数学表达式。10.学了浮力的知识后，老师提出一个问题：底部很平滑的圆柱体铁块沉到装水的烧杯底部时，还受到浮力吗?王同学认为铁块下表面一定还有水，所以受到浮力；李同学认为铁的密度很大，铁块下沉后会与烧杯底部紧密接触，铁块下表面不受到水的压力，所以不受到浮力。请你设计一个实验证明他俩的想法是否正确。11.小刚认为：“浸没在水中的两个物体,所受浮力较大的物体会上浮”。实验桌上有装适量水的大水槽一个,还有：①大铝块、②小铝块、③体积与小铝块相同的小蜡块各一个。请你从①②③种器材中选用两个,设计一个简单实验,说明小刚的观点不正确.(已知：ρ铝>ρ水>ρ蜡).要求：(1)写出所选用的实验器材；(2)简述实验步骤和实验现象。12.在菜市场卖菜的李阿姨硬塑料袋装好豌豆后，李阿姨认为塑料袋里空气也有重力，因此把塑料袋里的空气排净后才给售货员秤，而售货员认为里面有无空气在秤上秤结果是一样的，你认为谁的观点准确？说明理由。13.方案（1）一根均匀的直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡;（2）将金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物A挂在硬棒上的位置为E,如图所示。已知金属块的密度为ρB，下面是测出液体密度的部分实验步骤，请你将实验步骤补充完整。(1)用刻度尺测出OE的长度L0.(2)把金属块B浸没在液体中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。(3)                                             .(4)利用上述测量出的物理量和题中的已知量,计算液体的密度的表达式是：ρ液=         .14..叶子姐姐买了一瓶饮料，她想知道饮料的密度．但身边只有一根弹簧、一个小桶、一把刻度尺、水．已知：弹簧所受的拉力与伸长成正比，请你帮她测出这种饮料的密度．要求：
（1）推导出测量饮料密度的数学表达式；
（2）说明测量的步骤．（以上配图说明，请将图画在方框内）15.请你用浮力产生原因证明阿基米德原理。（必要时结合图形说明）16.小明希望通过平面镜看到自己的全貌。如图所示AC相当于小明的身高，B点相当于小明眼睛的位置，FD为平面镜。（1）作出小明在平面镜中的像A´C´和小明看到自己头顶C点和脚底A点的光路图；（2）试推导小明要看到自己的全貌，平面镜的最小高度h和小明身高关系为h=。17.如图所示，电阻R1和电阻R2并联，通过干路的电流为I，请推证通过电阻R2的电流为I2=·I．
 18.两个电阻R1和R2 并联在同一电路中，已知R1和R2的电功率分别为P1和P2、电路的总功率为P，请你运用所学的电学知识证明：P=P1+P2.19.两个电阻并联起来接在电压不变的电源上，它们的功率分别为P1和P2，如果把它们串联起来仍接在同一电源上，试推证：它们的总功率是P总=。20.电动机工作时主要将电能转化为机械能，同时产生一定的热量而造成能量损失，某电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，请推证电动机工作时将电能转化为机械能的效率为η=1−。21.某同学用一电源（不知电压）、两个开关、一个电流表、一个滑动变阻器 R （ 20Ω ， 2A ）和若干导线来测一个小灯泡的额定功率，小灯泡上仅有“ 0.2A ”字样，额定电压已看不清楚，他经过思考后，设计并连接了电路，在进行实验时，他发现当滑动变阻器的滑片处于中点时，小灯泡能正常发光，最后，该同学测出了小灯泡的额定功率。（1）这个小灯泡的额定电流是多大？（2）请你画出该同学设计的实验电路图。（3）请你说明这个同学测这个小灯泡额定功率的步骤、所测的物理量，并写出有关的计算过程和这个小灯泡额定功率 P 的数学表达式。22.从商店买来一个电热毯，使用时有时感觉温度太高，想用一个开关和一个电阻把它改装为两档，使电热毯的单位时间发热量为原来的数值或为原来的一半，厂家说明书上只写着额定电压为220V，没有其他指标。请你设计一个方案完成这项改装，要求：(1)画出电路图。(2)导出所用电阻大小的表达式。(3)指明安装时必须注意的问题。23.铅笔芯是由粘土和具有导电性的石墨按一定比例混合而成。现有粗细与长度均相同的2H、HB和2B三种铅笔芯，三者石墨含量依次增大。小乐猜想：铅笔芯中的石墨含量越大，导电能力越强。现有下列器材：一个电压表、一个滑动变阻器，若干带鳄鱼夹的导线(可夹住铅笔芯)、两节干电池和一个开关。请你设计一个实验验证小乐的猜想是否正确。(不考虑温度对导体导电能力的影响)(1)画出实验电路图。(2)说明试验的步骤以及需要测量的物理量。(3)根据上述测量的物理量，写出如何判断小乐的猜想是否正确。24.在做“测定滑轮组机械效率”实验时,滑轮组所提钩码重记为G,动滑轮重记为G动,不计摩擦：（1）试证明此时滑轮组的机械效率为;
（2）并利用此公式说明当不计摩擦时,同一个滑轮组所提重物越重,机械效率越高.25. 如图所示，一轻质杠杆OB可绕O点自由转动，重为G的重物O悬挂在杠杆的中点A处，拉力F与杠杆夹角为θ，杠杆在水平位置保持平衡。（1）请在图中画出拉力F的力臂；
（2）推导：当杠杆在水平位置平衡时，拉力的大小为F=。
（3）试分析说明：当G大小一定，夹角θ大小发生变化时，拉力F有没有最小值？若有，求出F最小值的大小。若无，说明理由。
 26.如图甲,有一轻质杆,左右各挂由同种金属制成、质量分别为m1和m2(m1>m2)的实心物块后恰好水平平衡。（1）求左右悬挂点到支点O的距离L1与L2之比。（2）将两物分别浸没在水中（如图乙），杆将会      （选填“左端下降”“右端下降”或“仍然平衡”），试通过推导说明。27.小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效率η1与η2的大小并用学过的知识给以推导。28.斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力．图示为倾角θ=30°的固定斜面，用平行于斜面的拉力F=4N，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，已知物体上升的高度h=1m；
（1）求拉力F做的功；
（2）若斜面的高度H一定，倾角θ可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端．θ越小，F越小．29.天津在支援四川德阳地区抗震救灾活动中,一辆满载物资的总重为G牛顿的运输车,将物资沿ABCD路线运至D处,AB段海拔高度为h1米,CD段海拔高度为h2米,如图甲所示。在整个运输过程中,汽车以恒定速度v米/秒运动,汽车t=0时经过A处,tl时经过B处,t2时经过C处,在此过程中汽车牵引力功率P随时间,变化的图象可简化为图乙所示(P1、P2、tl和t2也为已知量).用已知量求汽车沿斜坡BC段运动时所受总阻力的表达式(总阻力包括摩擦力和空气阻力).