专题二 实验探究题(一)
实验1 测量物质的密度
1．(2024·辽宁)某同学测量物质的密度。
(一)测量牛奶的密度
(1)天平放在水平台上，将游码移到标尺左端的零刻度线处，横梁静止时指针偏右，应向左调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央。
(2)将装有适量牛奶的烧杯放在天平左盘，当天平重新平衡时，右盘中的砝码和游码的位置如图(a)所示，则烧杯和牛奶的质量ma130.6g。
(3)将烧杯中部分牛奶倒入量筒中，液面的位置如图(b)所示。
(4)测出烧杯和剩余牛奶的质量mb＝88.6 g。
(5)设计的记录数据的表格如下，表格中▲处应补充的内容是 。
烧杯和牛奶的质量ma/g 烧杯和剩余牛奶的质量mb/g ▲mc/g 量筒中牛奶的体积V/cm3 牛奶的密度ρ/(g·cm－3)
(6)根据测量数据求得牛奶的密度ρ＝ g/cm3。
(二)测量瓷勺的密度：该同学清洗餐具时，发现瓷勺沉到水底，于是想测量瓷勺的密度。该同学用厨房电子秤、透明塑料杯、细线、厨具支架和水(密度为ρ水)，进行如下操作：
a．用电子秤测量瓷勺的质量m1；
b．将适量的水装入塑料杯并测出杯和水的总质量m2；
c．按照图(c)所示的方式组装，读出电子秤的示数m3。
回答下列问题：
(1)选用m1、m2、m3、ρ水和g中的字母表示图(c)中瓷勺所受的拉力F＝(m1＋m2－m3)g，瓷勺的密度ρ＝。
(2)若图(c)中瓷勺接触杯底并对杯底有压力，会使测得的密度偏小。
2．(2024·烟台)橡皮泥可以被捏成各种形状，深受同学们喜欢。学习了力学知识后，小红利用家中的量杯、茶壶和垫块，测出了橡皮泥的密度。已知橡皮泥的密度大于水的密度(橡皮泥的吸水忽略不计)，操作过程如下：
①如图，把茶壶的一侧垫起并装满水，将橡皮泥轻轻放入茶壶中，用量杯接住溢出的水；
②倒掉量杯中的水，从茶壶中取出橡皮泥，将量杯和橡皮泥擦干；
③把茶壶重新加满水，将橡皮泥捏成空心碗放入壶中，让其浮在水面上，用量杯接住溢出的水。
(1)操作①是为了获得橡皮泥的 ，操作③是为了获得橡皮泥的 。
(2)假设操作①量杯中水的体积为V1，操作③量杯中水的体积为V2，水的密度为ρ0，请写出橡皮泥密度的表达式ρ＝ρ0。
(3)如果操作③中茶壶里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中，则橡皮泥密度的测量结果 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
实验2 测量物体运动的平均速度
3．(2024·江西)以下是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告，请你将报告内容补充完整。
实验目的 测量小球运动的速度
实验原理 v＝
实验器材 小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机
实验步骤 (1)一小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。 (2)分别测出小球通过的路程：sAB＝42.40cm，sBC＝31.10 cm，sCD＝19.70 cm；记录这三段路程所对应的时间：tAB＝1.0 s，tBC＝1.0 s，tCD＝1.0 s。 (3)分别计算小球通过这三段路程的平均速度。
实验结论 (1)小球在这三段路程的平均速度分别为：vAB＝42.40cm/s，vBC＝31.10 cm/s，vCD＝19.70cm/s。 (2)vAB>vCD(选填“>”“<”或“＝”)，小球在水平桌面上做变速(选填“匀速”或“变速”)运动。
安全提示 小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过大，从桌面掉落时伤人。
实验3 测量滑轮组的机械效率
4．(2023·湘潭)用下图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
(1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3 s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 %。
(3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 (选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (选填“有关”或“无关”)。
(4)用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A．换用更轻的动滑轮 B．加快提升物体的速度
实验4 “伏安法”测电阻
5．(2024·遂宁)老师带领芳芳所在的班到实验室进行分组实验，利用两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值为RP)等器材测量未知电阻Rx的阻值，实验所用的电路如甲图。
(1)根据甲图，用笔画线代替导线，在乙图中完成实物电路的连接(要求滑片P向右移动时，滑动变阻器阻值变小)。
(2)芳芳移动滑片P到最大阻值处，闭合开关后发现电压表无示数，电流表有示数，电路故障可能是Rx出现了 (选填“开路”或“短路”)。
(3)排除故障后，闭合开关，调节滑片P，直到电压表、电流表示数如丙图所示，则Rx的阻值为 Ω。
(4)改变待测电阻两端电压进行多次测量，目的是 (选填序号)。
A．避免偶然性，寻找普遍规律
B．求平均值减少误差
(5)另一实验小组的电流表损坏不能使用，小组成员找老师更换电流表。老师向他们指出：不用电流表，利用现有器材也能进行测量。测量电路如丁图，操作步骤如下：
①闭合开关，滑片P移至A端，电压表示数为U1；
②再将滑片P移至B端，电压表示数为U2；
③则Rx＝ (用U1、U2、RP表示)。
7．(2024·南充)小红想测量标有“1.5 V”字样小灯泡正常发光时的电阻，从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干，进行了如下实验：
(1)用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。
(2)检查无误后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压；造成这一故障的原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”)。
(3)排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω；接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值，并绘制了小灯泡的I－U图象，如图丙所示。
(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系，理由是 。
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，在保证电路安全的前提下，设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于U额且未知，滑动变阻器R最大阻值未知，定值电阻阻值为R0)。请将实验步骤补充完整：
①闭合S、S2，断开S1，移动滑片P，使电流表示数为 时，小灯泡正常发光；
②闭合S、S1，断开S2，保持滑片P位置不变，读出电流表的示数为I；
③小灯泡正常发光时的电阻RL＝ (用U额、I、R0表示)。
实验5 测量小灯泡的电功率
7．(2024·宿迁)在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5 V，电源电压为4.5 V，滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样。
(1)如图甲所示电路，有一根导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)连接电路时，开关应 ，试触时发现，电压表无示数，电流表有示数，小灯泡发光，则电压表发生了 故障。
(3)纠正错误后继续进行实验，移动滑动变阻器滑片，电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示，示数为 A，小灯泡额定功率为 W。
(4)利用原有电路，将小灯泡替换为定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω各一个)探究电流和电阻关系，为了能完成实验，控制电压表示数可能是 。
A．1.7 V B．2.2 V C．2.7 V
8．(2024·绥化)在“测量小灯泡的电功率”实验中，选用的小灯泡上标有“2.5 V”字样，额定电流约为0.3 A，电源电压恒为6 V，实验电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。(导线不允许交叉)
(2)现有规格为A“10 Ω 2 A”、B“20 Ω 1 A”和C“50 Ω 0.2 A”的三个滑动变阻器可供选择，应选择 (选填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是 和调节小灯泡两端的电压及通过的电流。
(3)电路连接完成后，闭合开关，发现小灯泡发光很暗，这时眼睛应该看着 (选填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
(4)实验中改变小灯泡两端的电压，多次测量的目的是 。
(5)测得小灯泡的额定功率后，把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的功率大于其额定功率的四分之一，请对其加以分析：
实验6 探究光反射时的规律
9．(2024·无锡)探究光的反射规律，器材有：激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板。
(1)如图甲所示，将一束光照射到平面镜上，它的反射光在光屏上形成一个光斑，保持光在平面镜上的入射点不变，减小入射光与平面镜的夹角，则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动。
(2)利用图乙所示的装置进行探究：
①平面镜水平放置，标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上，使一束光紧贴纸板A，射向镜面上的O点，将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折，当纸板B和纸板A在 时，纸板B上能呈现反射光束；
②改变入射光的方向，读出入射角和反射角的大小，将测得的数据记录在表格中，由此可知：反射角与入射角大小 ；
实验序号 入射角 反射角
① 30° 30°
② 45° 45°
③ 60° 60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面，观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出，这表明： 。
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上，在入射点O放置白板并调整位置，发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光，测得此时白板与镜面成90°角，说明白板与镜面的位置关系是： ，实验表明： 。
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置，角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时，司机看到尾灯特别亮，原因是：专题二 实验探究题(一)
实验1 测量物质的密度
1．(2024·辽宁)某同学测量物质的密度。
(一)测量牛奶的密度
(1)天平放在水平台上，将游码移到标尺左端的零刻度线处，横梁静止时指针偏右，应向左调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央。
(2)将装有适量牛奶的烧杯放在天平左盘，当天平重新平衡时，右盘中的砝码和游码的位置如图(a)所示，则烧杯和牛奶的质量ma130.6g。
(3)将烧杯中部分牛奶倒入量筒中，液面的位置如图(b)所示。
(4)测出烧杯和剩余牛奶的质量mb＝88.6 g。
(5)设计的记录数据的表格如下，表格中▲处应补充的内容是量筒内牛奶的质量。
烧杯和牛奶的质量ma/g 烧杯和剩余牛奶的质量mb/g ▲mc/g 量筒中牛奶的体积V/cm3 牛奶的密度ρ/(g·cm－3)
(6)根据测量数据求得牛奶的密度ρ＝1.05g/cm3。
(二)测量瓷勺的密度：该同学清洗餐具时，发现瓷勺沉到水底，于是想测量瓷勺的密度。该同学用厨房电子秤、透明塑料杯、细线、厨具支架和水(密度为ρ水)，进行如下操作：
a．用电子秤测量瓷勺的质量m1；
b．将适量的水装入塑料杯并测出杯和水的总质量m2；
c．按照图(c)所示的方式组装，读出电子秤的示数m3。
回答下列问题：
(1)选用m1、m2、m3、ρ水和g中的字母表示图(c)中瓷勺所受的拉力F＝(m1＋m2－m3)g，瓷勺的密度ρ＝。
(2)若图(c)中瓷勺接触杯底并对杯底有压力，会使测得的密度偏小。
2．(2024·烟台)橡皮泥可以被捏成各种形状，深受同学们喜欢。学习了力学知识后，小红利用家中的量杯、茶壶和垫块，测出了橡皮泥的密度。已知橡皮泥的密度大于水的密度(橡皮泥的吸水忽略不计)，操作过程如下：
①如图，把茶壶的一侧垫起并装满水，将橡皮泥轻轻放入茶壶中，用量杯接住溢出的水；
②倒掉量杯中的水，从茶壶中取出橡皮泥，将量杯和橡皮泥擦干；
③把茶壶重新加满水，将橡皮泥捏成空心碗放入壶中，让其浮在水面上，用量杯接住溢出的水。
(1)操作①是为了获得橡皮泥的体积，操作③是为了获得橡皮泥的质量。
(2)假设操作①量杯中水的体积为V1，操作③量杯中水的体积为V2，水的密度为ρ0，请写出橡皮泥密度的表达式ρ＝ρ0。
(3)如果操作③中茶壶里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中，则橡皮泥密度的测量结果不变(选填“变大”“变小”或“不变”)。
实验2 测量物体运动的平均速度
3．(2024·江西)以下是某同学“测量小球运动的速度”的实验报告，请你将报告内容补充完整。
实验目的 测量小球运动的速度
实验原理 v＝
实验器材 小球、水平桌面、刻度尺、频闪照相机
实验步骤 (1)一小球在水平桌面上沿直线运动，下图是根据频闪照相机拍摄的照片记录的小球运动轨迹，频闪照相机每两次闪光之间的时间间隔相等。 (2)分别测出小球通过的路程：sAB＝42.40cm，sBC＝31.10 cm，sCD＝19.70 cm；记录这三段路程所对应的时间：tAB＝1.0 s，tBC＝1.0 s，tCD＝1.0 s。 (3)分别计算小球通过这三段路程的平均速度。
实验结论 (1)小球在这三段路程的平均速度分别为：vAB＝42.40cm/s，vBC＝31.10 cm/s，vCD＝19.70cm/s。 (2)vAB>vCD(选填“>”“<”或“＝”)，小球在水平桌面上做变速(选填“匀速”或“变速”)运动。
安全提示 小球运动时的速度不宜过快，以免小球动能过大，从桌面掉落时伤人。
实验3 测量滑轮组的机械效率
4．(2023·湘潭)用下图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
(1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3 s，此过程中，绳子自由端上升的速度为0.05m/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为0.3J，滑轮组的机械效率是80%。
(3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关(选填“有关”或“无关”)。
(4)用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是A。
A．换用更轻的动滑轮 B．加快提升物体的速度
实验4 “伏安法”测电阻
5．(2024·遂宁)老师带领芳芳所在的班到实验室进行分组实验，利用两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值为RP)等器材测量未知电阻Rx的阻值，实验所用的电路如甲图。
(1)根据甲图，用笔画线代替导线，在乙图中完成实物电路的连接(要求滑片P向右移动时，滑动变阻器阻值变小)。
(2)芳芳移动滑片P到最大阻值处，闭合开关后发现电压表无示数，电流表有示数，电路故障可能是Rx出现了短路(选填“开路”或“短路”)。
(3)排除故障后，闭合开关，调节滑片P，直到电压表、电流表示数如丙图所示，则Rx的阻值为10Ω。
(4)改变待测电阻两端电压进行多次测量，目的是B(选填序号)。
A．避免偶然性，寻找普遍规律
B．求平均值减少误差
(5)另一实验小组的电流表损坏不能使用，小组成员找老师更换电流表。老师向他们指出：不用电流表，利用现有器材也能进行测量。测量电路如丁图，操作步骤如下：
①闭合开关，滑片P移至A端，电压表示数为U1；
②再将滑片P移至B端，电压表示数为U2；
③则Rx＝RP(用U1、U2、RP表示)。
7．(2024·南充)小红想测量标有“1.5 V”字样小灯泡正常发光时的电阻，从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干，进行了如下实验：
(1)用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。
(2)检查无误后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压；造成这一故障的原因可能是小灯泡断路(选填“断路”或“短路”)。
(3)排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为5Ω；接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值，并绘制了小灯泡的I－U图象，如图丙所示。
(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系，理由是灯泡的电阻随温度的增大而增大，不能保持一定。
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，在保证电路安全的前提下，设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于U额且未知，滑动变阻器R最大阻值未知，定值电阻阻值为R0)。请将实验步骤补充完整：
①闭合S、S2，断开S1，移动滑片P，使电流表示数为时，小灯泡正常发光；
②闭合S、S1，断开S2，保持滑片P位置不变，读出电流表的示数为I；
③小灯泡正常发光时的电阻RL＝(用U额、I、R0表示)。
实验5 测量小灯泡的电功率
7．(2024·宿迁)在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5 V，电源电压为4.5 V，滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样。
(1)如图甲所示电路，有一根导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)连接电路时，开关应断开，试触时发现，电压表无示数，电流表有示数，小灯泡发光，则电压表发生了断路故障。
(3)纠正错误后继续进行实验，移动滑动变阻器滑片，电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示，示数为0.24A，小灯泡额定功率为0.6W。
(4)利用原有电路，将小灯泡替换为定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω各一个)探究电流和电阻关系，为了能完成实验，控制电压表示数可能是C。
A．1.7 V B．2.2 V C．2.7 V
8．(2024·绥化)在“测量小灯泡的电功率”实验中，选用的小灯泡上标有“2.5 V”字样，额定电流约为0.3 A，电源电压恒为6 V，实验电路如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。(导线不允许交叉)
(2)现有规格为A“10 Ω 2 A”、B“20 Ω 1 A”和C“50 Ω 0.2 A”的三个滑动变阻器可供选择，应选择B(选填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是保护电路和调节小灯泡两端的电压及通过的电流。
(3)电路连接完成后，闭合开关，发现小灯泡发光很暗，这时眼睛应该看着电压表(选填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.65W。
(4)实验中改变小灯泡两端的电压，多次测量的目的是寻找普遍规律。
(5)测得小灯泡的额定功率后，把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的功率大于其额定功率的四分之一，请对其加以分析：
根据P＝可知，若灯丝电阻不变，实际电压为额定电压一半时，
实际功率恰好等于额定功率的四分之一；当实际电压低于额定电压时，灯丝温度降低。电阻减小，所以此时实际功率大于额定功率的四分之一。
实验6 探究光反射时的规律
9．(2024·无锡)探究光的反射规律，器材有：激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板。
(1)如图甲所示，将一束光照射到平面镜上，它的反射光在光屏上形成一个光斑，保持光在平面镜上的入射点不变，减小入射光与平面镜的夹角，则光屏上的光斑向下(选填“上”或“下”)移动。
(2)利用图乙所示的装置进行探究：
①平面镜水平放置，标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上，使一束光紧贴纸板A，射向镜面上的O点，将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折，当纸板B和纸板A在同一平面时，纸板B上能呈现反射光束；
②改变入射光的方向，读出入射角和反射角的大小，将测得的数据记录在表格中，由此可知：反射角与入射角大小相等；
实验序号 入射角 反射角
① 30° 30°
② 45° 45°
③ 60° 60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面，观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出，这表明：在光的反射中，光路是可逆的。
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上，在入射点O放置白板并调整位置，发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光，测得此时白板与镜面成90°角，说明白板与镜面的位置关系是：垂直，实验表明：光的反射定律中，入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内。
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置，角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时，司机看到尾灯特别亮，原因是：由于角反射器是由互相垂直的反光面组成的，当汽车的灯光照在尾灯上时，经过两次反射后，光线将平行于入射光线，反射进入司机眼中，司机看到尾灯特别亮。
