【2022年暑假精细复习 】专项综合全练（五）实验探究 人教版八年级物理下册

专项综合全练(五)   实验探究

类型一  “实验推理法”在“探究阻力对物体运动的影响”实验中的应用

1.(2021湖北荆州松滋期末)小秋为探究“运动与力的关系”，设计了如图1所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车在水平面上滑行的距离。

(1)为了使小车滑到水平面时的速度相同，实验时应让小车从同一斜面的________由静止自由滑下。

(2)比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越远，小车运动的速度改变得就越________(选填“快”或“慢”)。

(3)伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上一直做匀速直线运动，说明运动的物体________力来维持(选填“需要”或“不需要”)。

(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律________。

A.能用实验直接验证

B.不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确

C.是在大量经验事实的基础上，通过进一步的科学推理概括得出的

(5)另一组同学在做探究“阻力对物体运动的影响”实验时，发现运动的小车在棉布和木板上都冲出了水平板面，在原装置不变的情况下你建议他们怎样改进？

答：________________________________________________________________________________。

类型二  “探究影响滑动摩擦力大小的因素”中的实验改进

2.(2021四川眉山中考)在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，器材有：木板、铁块、木块和弹簧测力计。

图2

(1)物理兴趣小组的同学进行了如下操作：

a.如图2甲所示，将铁块平放在木板表面上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动铁块，弹簧测力计的示数为F1=1.2N；

b.如图乙所示，将木块叠放在铁块正上方，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动铁块，弹簧测力计的示数为F2=1.6N；

c.如图丙所示，将铁块叠放在木块正上方，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，弹簧测力计的示数为F3=1.8N。

分析以上操作：

①操作a和b是为了探究滑动摩擦力大小跟________的关系；

②比较操作b和c可得铁块表面比木块表面________些

(2)在老师的指导下物理兴趣小组的同学改进了该实验，如图丁所示。当用力F4=3N拉动长木板在水平桌面上运动，铁块保持静止状态时，弹簧测力计的示数为1N。

①此时铁块受到摩擦力的大小为________N,方向为水平________；

②按图丁所示的实验装置进行实验有较多的优点，请列举两条：______________________________________；

________________________________________。

类型三  “转换法”在研究“液体内部压强”中的应用

3.(2021湖南常德中考)如图3在“研究液体内部的压强”的探究活动中(U形管所装液体是水)：

图3

(1)甲图中的压强计是通过观察U形管中液面高度差

的大小来反映________

的大小；

(2)小明在探究过程中，发现U形管中的液面高度差不

变，说明________；

(3)仪器调试好后进行实验，得到乙、丙、丁图的结果，

由图可知，在同一深度，液体内部向各个方向的压

强________；

(4)比较丁图和戊图，说明同一深度，液体压强还与________

有关；

(5)在戊图中，U形管左右两侧液面高度差h=5cm,则

压强计所测之处的液体压强是________

Pa。

类型四  “探究浮力的大小跟哪些因素有关”与“阿基米德原理”的应用

4.(2021广东珠海香洲一模)小海探究影响浮力大小的因素，实验过程如图4甲所示。(假设金属块缓慢下降，ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

图4

请根据实验过程，回答：

(1)金属块浸没在水中受到的浮力大小为________N；

(2)分析________两图可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；

(3)分析d、e两图可知：浮力大小与________有关；硫酸铜溶液的密度是________kg/m3；

(4)小珠想利用浮力知识粗略测量某未知液体的密度，于是找来了刻度尺、水、水槽、粗细均匀的薄玻璃杯等器材，进行如下实验：

①向水槽中加适量水，把空杯放人水中，如图乙a所示，用刻度尺测得杯浸入水中的深度h1.

②向杯中缓缓倒人未知液体，杯会慢慢下沉，下沉过程中杯受到的浮力________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。当停止倒液体，杯静止，如图乙b所示，测得此时杯浸入水的深度h2。

③从水槽中取出杯，测得________的深度h3。

④未知液体密度为ρ液=________(已知水的密度为ρ水，用h1、h2、h3、ρ水表示)。

类型五  探究物体的动能跟哪些因素有关

5.(2021广东佛山高明模拟)在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图5甲、乙、丙所示，让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下，钢球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。

(1)实验通过观察木块被撞后移动________的大小，可比较出钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫________。

(2)实验中，质量为m、2m的钢球分别推动同一木块在同一水平面上运动时，木块受到的摩擦力分别为f1、f2,则f1________f2(选填“>”“<”或“=”)。木块在水平面上克服摩擦力做功的过程中功率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

(3)若在进行甲、乙两图实验时，乙图中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需改进乙图实验，再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下，可行的操作是________。(填写正确选项的字母)

A.换用质量更小的钢球 B.给水平木板铺上毛巾 C.适当降低钢球的高度 D.换用一个较重的木块

(4)实验后，同学们联想到在交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是又进行了实验测定，得到数据如表：

分析表格中对应的数据可知，当发生交通事故时，________造成的危害更严重(选填“超载”或“超速”)。

类型六  测量滑轮组的机械效率

6.(2021河北唐山一模)某实验小组用图6中实验装置探究“影响滑轮组机械效率的因素”，实验中每个钩码重2N,g=10N/kg,实验测得的数据如表所示：

(1)在实验中，测量绳子自由端拉力F时，应尽量竖直向上________拉动弹簧测力计。

(2)第1次实验测得的机械效率为________(保留整数)，第4次实验是用________(选填“a”、“b”或“c”)图装置做的。

(3)分析比较“1、2”次实验数据、“1、5”次实验数据、“3、4”次实验数据，得到的结论是________

____________________________________________________________。

(4)根据第3次实验数据判断，本次实验中是否存在摩擦力？________(选填“是”或“否”)。

【拓展】

(5)在测量某个摩擦较大的滑轮组机械效率时，小明说，在用弹簧测力计测绳子自由端拉力大小时边拉动弹簧测力计边读数不容易观察，他提出的建议是让弹簧测力计拉着绳子自由端不动，这样读数就容易了。请你对小明说法的科学性做出评价：____________________________________________________________________。

【参考答案及解析】

专项综合全练(五)  实验探究

1.【答案】(1)同一高度  (2)慢  (3)不需要  (4)C  (5)降低小车下滑的高度

【解析】

(1)为了使小车在滑到水平面时的速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下；

(2)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；

(3)通过推理可知，若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，则小车将做匀速直线运动，说明运动的物体不需要力来维持；

(4)牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步推理概括出来的，不能用实验来验证，但是个正确的定律，故正确；

(5)小车从斜面高处下滑到水平面时，重力势能转化为动能，要减小小车运动到水平面时的速度，可降低小车下滑的高度。

2.【答案】

(1)①压力大小  ②光滑

(2)①1  向左  ②不需要长木板做匀速直线运动   弹簧测力计相对桌面静止，示数稳定，便于读数

【解析】

(1)①操作a和b控制两接触面的粗糙程度相同，压力大小不同，是为了探究滑动摩擦力大小跟压力大小的关系；②比较操作b和c可知，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，丙图弹簧测力计的示数大，滑动摩擦力大，说明铁块表面比木块表面更光滑；

(2)①将实验装置改成如图丁所示，铁块相对水平桌面处于静止状态时，弹簧测力计的拉力与铁块受到的摩擦力为一对平衡力，此时弹簧测力计的示数等于铁块受到的摩擦力，所以铁块受到的摩擦力大小为f=F=1N,方向水平向左；②如图丁所示的实验装置，拉动长木板向左运动，铁块相对水平桌面处于静止状态时，铁块受到的测力计的拉力与长木板施加的摩擦力为一对平衡力，大小相等，故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动，且弹簧测力计相对桌面静止，示数稳定，便于读数。

3.【答案】(1)液体压强    (2)装置气密性不好    (3)相等  (4)液体密度  (5)500

【解析】

(1)U形管中液面的高度差反映了液体压强的大小，用到了转换法的思想；

(2)实验探究过程中，发现U形管中的液面高度差不变，说明装置漏气，气密性不好；

(3)由乙、丙、丁三图可知，在同一深度，U形管中液面高度差相同，说明同种液体内部向各个方向的压强相等；

(4)由丁图和戊图可知，在同一深度时，U形管中液面高度差不相同，说明液体压强与液体的密度有关；

(5)压强计所测之处的液体压强：p＝ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pao

4.【答案】(1)2  (2)c、d  (3)排开液体的密度  2.2×103  (4)②变大  ③玻璃杯中液体   ④×ρ水

【解析】

(1)金属块浸没在水中时，受到的浮力为：F浮=G－F示=F1－F3=8N－6N=2N；

(2)如图甲中c、d,液体密度相同，金属块排开液体体积相同，金属块浸没在水中的深度不同，但弹簧测力计示数相同，所以浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关；

(3)分析d、e两图，液体密度不同，金属块排开液体的体积相同，弹簧测力计的示数不同，所以浮力大小与排开液体的密度有关；金属块浸没在水中时，V金=V排＝＝=2×10-4m3,金属块浸没在硫酸铜溶液中时V′=V金=2×104m3,F浮′=G－F示′=F1－F5=8N－3.6N=4.4N,硫酸铜溶液的密度为：ρ硫酸铜=＝=2.2×103kg/m3；

(4)②向杯中缓缓倒入未知液体，杯会慢慢下沉，下沉过程中杯子排开水的体积变大，杯子受到的浮力变大；③因为要知道未知液体的体积，所以需要测玻璃杯中液体的深度；④空杯放入水中竖直漂浮，空杯的重力等于浮力，可得G杯=F浮=ρ水gSh1,杯和液体整体漂浮在水中，杯和液体受到的总浮力等于重力，可得G杯+ρ液=F浮′=ρ水gh2,即：ρ水gSh1+ρ液gSh3=ρ水gSh2,解得ρ液=×ρ水.

5.【答案】(1)距离  转换法  (2)=  变小  (3)C  (4)超速

【解析】

(1)实验通过观察木块滑动距离来比较动能的大小，这种物理方法叫做转换法；

(2)木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力，与压力大小和接触面粗糙程度有关，二者不变，滑动摩擦力不变；由P=fv可知，滑动摩擦力f不变，速度减小，木块在水平面上滑动时，克服摩擦力做功的功率变小；

(3)换用质量更小的钢球，不能与甲控制相同的质量，故A不符合题意；给水平木板铺上毛巾，不能与甲控制相同的接触面，故不符合题意；适当降低钢球的高度，小球的动能减小，撞击木块前进的距离变小，就不会掉落了，故符合题意；换用一个较重的木块，不能与甲控制木块相同的质量，无法利用木块被撞击后滑动距离来比较动能的大小，故D不符合题意；

(4)由表中实验数据可知，在同等条件下速度对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。

6.【答案】(1)匀速  (2)67%c

(3)被提升的重物越重，动滑轮越轻，机械效率越高；机械效率与重物被提升的高度无关

(4)否  (5)见解析

【解析】

(1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计；

(2)第1次实验测得的机械效率为：η=＝＝≈67%；第4次实验绳子的有效段数：n=＝=5,故是用图c装置做的；

(3)分析比较“1、2”次实验数据可知，动滑轮的质量相同，物体的重力不同，机械效率不同，物体的重力越大，机械效率越高；分析比较“3、4”次实验数据可知，动滑轮的质量相同，物体的重力相同，钩码上升的高度不同，机械效率相同，由此可知，机械效率的大小与物体上升的高度无关；分析比较“1、5”次实验数据可知，动滑轮的质量不相同，物体的重力相同，动滑轮的质量越大，机械效率越低；综上所述，被提升的重物越重，动滑轮越轻，机械效率越高；机械效率与重物被提升的高度无关；

(4)第3次做的额外功：W额外=W总3－W有用3=F3s3－G3h3=1.6N×0.5m－4N×0.1m=0.4J；克服动滑轮的重力所做的功为：W动=G动h3=m动gh3=0.4kg×10N/kg×0.1m=0.4J；由于W额外=W动，则不存在摩擦力；

(5)在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，测得的拉力偏小，该方法是不科学的。