专题五 实验探究题
类型一 仪器操作类
考向1 刻度尺和停表、温度计、量筒的使用
1.(2024·连云港中考)用温度计测量液体的温度,下面四幅图中,操作正确的是( )
2.(1)如图1所示,体温计的示数为 ℃。
(2)如图2所示,温度计的示数为 ℃。
3.以下是物理实验室常用的几种测量仪器,请完成下列填空。
(1)如1图所示,用刻度尺测量一物块的长度,刻度尺的分度值为 mm,物块的长度为 cm。
(2)实验室里常用的温度计是根据液体的 的原理制成的。2图中温度计所示温度是 ℃。
(3)如3图停表的读数为 s。
(4)如4图所示,甲、乙、丙三位同学不同的读数方法:其中正确的是 同学。
考向2 天平的使用
4.在“测量物体的质量”的实验中,某实验小组将托盘天平放在水平桌面上后,天平如图1所示。
(1)测量物体质量前,甲同学调节天平平衡的方法是:向左调节平衡螺母,使指针停在分度盘中央刻度线,然后将游码向左移至零刻度线处。乙同学认为甲同学的操作有误,则正确的操作方法是 。
(2)若没发现甲的错误,仍用该天平称小石块的质量,最终所加砝码和游码移动情况如图2所示,则物体的实际质量应为 g。
(3)丙同学想称取5 g食盐,在左右两盘各放一张称量纸,调节平衡螺母使天平平衡后,右盘放5克砝码,左盘添加一定量食盐后,发现指针偏向中央刻度线左侧,则丙同学接下来的操作应是 。
考向3 弹簧测力计的使用
5.某兴趣小组用温度计、弹簧测力计、天平测量各物理量,如图所示:
(1)图甲中,温度计的示数是 ℃。图乙中,弹簧测力计的示数是 N。
(2)用天平正确测量某物体质量时,右盘放置了100 g、50 g、20 g的砝码各一个,游码在标尺上的位置如图丙所示,则该物体的质量为 g。
考向4 电流表和电压表的使用
6.如图甲为小明在“用电流表测灯泡电流”实验中连接的电路,闭合开关后,发现电流表的指针偏转如图甲所示,他立即断开开关,下一步应该采取的措施是 。
改正错误后,再闭合开关,灯泡正常工作,电流表指针所指位置为图乙所示,则通过灯泡的电流是 。
7.在烧杯中加入盐水,将铜片和锌片放在盐水中,这就是一个电池。用电压表测量这个自制电池的电压,其现象如图所示,这个电池的电压是 V,电池的正极是 (选填“锌片”或“铜片”),这个电池工作时把 能转化为电能。
类型二 光学
考向1 探究光的反射定律
8.(2024·河南中考)如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是 。
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和 ,并记录下来。
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光线,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光线还存在吗 请设计一种验证方法: 。
9.用如图所示装置探究“光折射时的特点”,将一束光从空气斜射入水中发生折射,实验中的数据记录在表格中。
实验序号 1 2 3 4 5
入射角i 15° 30° 45° 60° 75°
折射角r 11° 22° 32° 40° 46°
(1)分析表格中数据,可以得到结论:光从空气斜射入水中时,折射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
(2)如果要让折射光线射到C点,在保持入射点O不变时,可 (选填“增大”或“减小”)入射角;或在保持入射光线位置不变时,进行 (选填“加水”或“排水”)。
考向2 探究平面镜成像的特点
10.如图是“探究平面镜成像时像与物的关系”的装置。在水平桌面上铺一张白纸,将玻璃板竖立在白纸上,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,一支完全相同但不点燃的蜡烛B放在玻璃板后面移动,直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。移动点燃的蜡烛,多做几次实验。
(1)在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B,此操作目的是 。
(2)在寻找蜡烛像的位置时,眼睛应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)这一侧观察。
(3)实验中,如果把蜡烛A远离玻璃板,看到的像会 (选填“远离”或“靠近”),像的大小 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
考向3 探究凸透镜成像的规律
11.某同学用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图所示,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,要使烛焰在光屏上成清晰的像,光屏应 (选填“靠近凸透镜”“远离凸透镜”或“保持在原位置”),此时光屏上成的像应是 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的。
(2)若图中成实像时,发现由于燃烧时间较长蜡烛变短了,使像成在了光屏的偏上方,为了使像仍在光屏中央,此时可将凸透镜适当向下调,使烛焰中心位于凸透镜的 (选填“主光轴上方”“主光轴下方”或“主光轴上”)。
(3)实验时,若用一张纸片遮住了凸透镜的上半部分,光屏上 (选填“能”或“不能”)成完整的像。
类型三 热学
考向1 探究物质的熔化规律
12.如图甲所示是小明探究“冰的熔化特点”的实验装置。
(1)小明采用“水浴法”的目的是使试管内的冰 ;
(2)由实验数据绘得冰在加热过程中温度随时间变化的图像如图乙所示,由图可知,冰的熔点是 ℃,试管内的冰全部熔化用时 min;
(3)小明把冰放入烧杯中,不用酒精灯加热,如图丙所示,观察到冰也熔化了。于是他认为冰熔化时不需要吸收热量。你认为小明的观点是 (选填“正确”或“错误”)的,原因是 。
考向2 探究水沸腾前后温度变化的特点
13.(2024·苏州中考)观察水的沸腾实验:
(1)按图甲组装器材,使用大试管可以适当缩短实验时间,也可以更好地观察水沸腾前后 的变化。用酒精灯加热,水温达到88 ℃时开始读数,每隔1 min记录一次,第3 min时温度计示数如图乙所示,读数为 ℃;
(2)用表中数据在图丙上作出水温随时间变化的图像;
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8
水温/℃ 88 90 92 96 98 98 98
(3)由图可知,水的沸点为 ℃;
(4)为研究沸点与气压的关系,用抽气打气两用气筒、橡皮塞等组装成如图丁所示装置。用气筒 (选填“抽气”或“打气”),观察到水再次沸腾,记录此时的 ,多次实验可得出的结论是 。
考向3 探究物质的比热容和热值实验
14.如图,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量和初温也相同。
(1)比较不同物质吸热升温的特点:
①应选择 两图进行实验;
②不同物质吸热的多少是通过 (选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的;
③如图丁,若液体B的比热容是2.1×103 J/(kg·℃),液体A的比热容是 J/(kg·℃)。
(2)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,燃料燃烧放出的热量,是通过 来反映的(选填“温度计上升示数”或“加热时间”)。
类型四 力学
考向1 测量物体运动的平均速度
15.(2024·桂林二模)如图为测量物体运动的速度的实验。
(1)本实验的原理是 ,实验时应选择坡度较 的斜面。
(2)读出本次实验中小车从B点到C点所用的时间为t= s;并算得AC段的平均速度为 dm/s。
(3)相对于静止释放而言,若小车在A点释放时,不小心给了一个沿斜面向下的推力,则测得AC段的平均速度将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
考向2 探究质量与体积的关系
16.小明同学为了“探究液体物质的质量与体积的关系”,他应选用 (选填“一种”或“多种”)液体进行实验,用 测出液体的质量,并用 测出液体的体积。如图,分析图像可知,两种物质的密度之比ρ甲∶ρ乙为 。
考向3 测量液体和固体的密度
17.(2024·北海二模)小明想知道饮料的密度,于是他用天平和量筒做了如下实验:
(1)将天平放在水平台上,把游码移到标尺左端的 处,发现指针指在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调。
(2)用天平测出空烧杯的质量为38.2 g,在烧杯中倒入适量的饮料,测出烧杯和饮料的总质量如图甲所示,将烧杯中的饮料全部倒入量筒中,饮料的体积如图乙所示,则烧杯中饮料的质量为 g,饮料的密度为 kg/m3。
(3)小明用这种方法测出的饮料密度会偏 (选填“大”或“小”)。
(4)小明思考后,利用两个底面积不同的圆柱形容器也能测出饮料的密度。
①如图丙,在大容器中装入适量水,将一小容器放置在大容器内,使小容器漂浮在水面上,测出此时大容器中水的深度为h1;
②如图丁,先向小容器中倒入一部分饮料,用记号笔在小容器上作出饮料液面位置的标记,然后把小容器放入大容器中,测出此时大容器中水的深度为h2;
③将小容器中的饮料倒掉后(忽略带出大容器中的水)重新放入大容器中,再向小容器中加水至 处,并测出此时大容器中水的深度为h3,则饮料密度的表达式ρ= (用测量量及ρ水表示)。
考向4 探究重力与质量的关系
18.在“探究重力的大小跟质量的关系”的实验中,实验小组的同学们测量了相关数据并记录在表中:
(1)第3次测量的弹簧测力计指针指示位置如图所示,表中空缺的实验数据“▲”是 N;
(2)根据表中的数据可知:物体所受的重力跟它的质量成 。
次数 1 2 3 4 5 6 ……
质量m/g 40 100 160 200 240 300 ……
重力G/N 0.4 1.4 ▲ 2.0 2.4 3.0 ……
考向5 实验探究:阻力对物体运动的影响
19.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,如图所示,一辆小车放在斜面AB段某处由静止释放,运动到水平面BC上,最后停止。水平面BC可以是粗糙程度不同的接触面。
(1)实验探究的是阻力对小车在水平面BC上运动的影响,为了使小车到达B点时的速度相同,需要使小车每次实验都从AB段的同一高度静止释放,用到的实验方法是 ;
(2)小车在BC段上运动时受 (选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用;
(3)由表中内容可知:水平面越光滑,小车受到的摩擦力越 ,运动的距离越远,速度减小得越慢。由此可推理得:若小车不受阻力作用,它将在水平面上做 运动;
接触面 毛巾 棉布 木板
阻力的大小 大 较大 较小
小车运动的距离s/cm 15.3 20.6 30.7
(4)上述实验证明:物体的运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持,力是改变物体运动状态的原因;
(5)牛顿第一定律是 (选填选项前的符号);
A.通过日常生活经验得出的
B.由理论分析便可得出的
C.由实验总结得出的
D.在实验基础上分析推理得出的
(6)若在水平木板BC上加一个小木块,可以探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验,实验中让同一小车从斜面AB上不同的高度由静止滚下,是为了探究小车动能的大小与 的关系。
考向6 实验探究:二力平衡的条件
20.(2024·贵港二模)如图所示是探究“二力平衡条件”时的实验情景。
(1)实验前同学们讨论图甲和图乙两种实验方案,认为更科学的是方案 (选填“甲”或“乙”)。当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,说明它受到的力是相互平衡的。为了方便操作,应当使物体处于 状态作为平衡状态。
(2)经过多次实验,发现两边所挂重物的质量不相等时小车运动,质量相等时小车静止,这说明二力平衡的两个力大小 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)保持两边所挂重物的质量相等,然后将小车扭转一个角度,如图丙所示,松手后观察到小车 (选填“能”或“不能”)保持平衡状态。
(4)把两个质量相等的重物挂在小车的同一侧,放手后小车运动,说明:二力平衡时,两个力的方向必须 (选填“相同”或“相反”)。
考向7 实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素
21.(2024·柳州三模)如图所示是同学们在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”时的情景。
(1)用弹簧测力计水平拉着木块沿水平长木板做 运动,依据 原理,摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力大小。
(2)比较图丙和图 ,可得到结论:在保持压力一定时, ,
滑动摩擦力越大。
(3)小明在做同一实验时发现:以不同速度拉着木块匀速直线运动时,弹簧测力计的示数不变。这说明滑动摩擦力的大小与物体运动的速度 (选填“有关”或“无关”)。
(4)小明在实验中发现要保持木块匀速运动很困难,改用如图丁所示装置,在用力将木板向左拉出的过程中,弹簧测力计 (选填“A”或“B”)的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小;木块所受滑动摩擦力的方向是水平向 (选填“左”或“右”)。
考向8 实验探究:影响压力的作用效果的因素
22.如图,探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验,图甲把小桌放在海绵上;图乙在小桌的表面上放一个砝码;图丙把小桌翻过来,桌面朝下,并在其上放一个砝码。
(1)实验时通过观察海绵被压下的深浅,来比较压力作用的效果,这利用了 法。
(2)比较甲、乙两图所示的实验, 越大,压力作用效果越明显。
(3)比较乙、丙两图所示的实验, 越小,压力作用效果越明显,该过程控制不变的量是 的大小。
(4)公共汽车的窗边悬挂的“破窗锤”,可以在紧急逃生时用来砸破汽车窗玻璃。“破窗锤”的锤尖是利用减小 来增大压力作用效果的。
考向9 实验探究:研究液体内部压强的特点
23.(2024·南宁模拟)小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
(1)图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。
如果液体内部存在压强,放在液体里的橡皮膜就会 ,U形管左右两侧液面就会产生 ;
(2)根据图2、图3所示现象可以研究:液体内部压强大小与 的关系。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状;
(3)如图3、图4所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论: ;
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是 (选填“正确”或“错误”)的,判断的依据是: 。
考向10 实验探究:浮力的大小跟哪些因素有关
24.某物理社团在探究影响浮力大小因素的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为 N。
(2)物体浸没在水中受到的浮力为 N。
(3)通过比较 三幅图,物理社团得出:浮力的大小与液体密度有关的结论;
(4)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是 (“正确”或“错误”)的,理由是 。
(5)根据已有条件,请你求出E图中弹簧测力计的示数是 N(g取10 N/kg,
ρ酒精=0.8×103 kg/m3)。
考向11 实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
25.小华利用如图装置探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)小华的实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和 可知物体受到的浮力;若F1-F3= ,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力相等的关系;
(2)实验完成后,小华利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验装置进行了改进,如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 (选填“增大”“减小”或“不变”),B的示数逐渐增大,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)上述实验完成后,小华还探究了“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他用橡皮泥代替实心圆柱体物块,操作步骤如下:
A.将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中,使其漂浮在水面上,杯中水深为h1;
B.把橡皮泥从水中取出捏成团状,再放入烧杯中,其下沉至杯底,杯中水深为h2;
①由此小华认为:物体受到的浮力与其形状有关,其结论错误的原因是 ;
②橡皮泥第一次受到的浮力 (选填“<”“=”或“>”)第二次受到的浮力。
考向12 实验探究:物体的机械能与哪些因素有关
26.探究机械能影响因素的相关实验如下
(1)如图1所示,在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,通过观察 来比较钢球的动能大小。在探究“动能与速度”关系时,要保持钢球的 不变,让钢球从 (选填“相同”或“不同”)的高度滚下,以不同的速度推动木块移动。
(2)某物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想:弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图2所示,把弹簧放在水平面上,其左端固定在墙上,AO等于弹簧原长,水平面O点左侧光滑,右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点,然后由静止释放,当物体M运动到O点与弹簧分开,最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程:
①弹簧弹性势能的大小是通过测量 来判断的;
②探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应该选用 (选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验,并先后改变 之间的距离,测出物体M在ON上移动的距离,重复实验,测量多组数据并记录。
(3)如图3是“探究物体重力势能与哪些因素有关”的实验,其中m甲=m乙①比较图3中 A、B两木桩扎入沙坑的深度,可以得出结论:当物体的质量相同时,高度越高,物体的重力势能越 (选填“大”或“小”)。
②若图3中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同,则说明乙、丙的初始重力势能 (选填“相同”或“不同”)。
考向13 实验探究:杠杆的平衡条件
27.(2024·北海二模)如图所示,利用轻质杠杆探究杠杆平衡条件:(实验中杠杆每一格长度为1 cm)
(1)杠杆静止时如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调;
(2)如图乙,在A点挂4个钩码,在B点挂 个钩码,可使杠杆在水平位置平衡;
(3)保持左侧悬挂钩码的位置和数量不变,调节右侧悬挂钩码的数量和位置,使杠杆始终在水平位置平衡,记录对应的力F1和力臂l1大小,绘制成图像如图丙所示。在阻力和阻力臂一定时,图像中每个点与两坐标轴围成的方形面积 (选填“相等”或“不相等”);
(4)实验中每个钩码重 N;
(5)用弹簧测力计代替钩码,如图丁所示,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的拉力 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.5 N。
类型五 电磁学
考向1 实验探究:串、并联电路中电流、电压的规律
28.(2024·桂林期末)在做完串联电路中电流的关系实验后,小桂猜想串联电路中用电器两端的电压也相等。于是设计了如图甲所示电路来探究“串联电路中电压的规律”。
(1)在测量前检查器材时,小桂发现电压表指针如图乙所示,接下来他要进行的操作是将电压表 ;
(2)小桂根据图甲连接好电路,闭合开关,测出L1两端的电压后,小桂断开开关,准备拆下电压表,改接在B、C之间。小林认为小桂的操作太麻烦,只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小林的办法是否正确 ;
(3)小桂将测出的一组数据记录在下列表格中,其中L2两端的电压如图丙所示,为 V;由数据归纳出:串联电路中,用电器两端的电压相等,且电源两端的电压 各部分电路两端电压之和;小桂的实验结论是否可靠 ;
L1两端电压/V L2两端电压/V 串联总电压/V
1.4 2.8
(4)他下一步应该做的是 ;
A.整理器材,结束实验
B.分析数据,得出结论
C.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
D.换用电压表的另一量程,再测出一组电压值
考向2 实验探究:电流与电压、电阻的关系
29.(2024·焦作三模)同学们利用以下器材探究“电流与电压、电阻的关系”:学生电源(电压恒为6 V)、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)、定值电阻(5 Ω、10 Ω、20 Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路(要求连线不得交叉)。
(2)连接电路时,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)开关闭合后,发现电压表无示数,电流表有示数,故障可能是定值电阻R (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,闭合开关,改变滑片的位置,记录的实验数据如表格所示。请将表格内未填写的数据补充完整。
电压U/V 1.0 1.5 2.0
电流I/A 0.2 0.4
(5)之后再将另外两个定值电阻分别接入电路中,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像,从丙图可以看出控制电压表示数为 V不变。
(6)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器 (填序号)。
A.20 Ω,0.6 A B.60 Ω,0.5 A
30.(2024·桂林二模)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,所用器材有学生电源、电流表、电压表、标有“20 Ω 2 A”的滑动变阻器R'、开关、导线和定值电阻R若干。
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整。(要求实物图与电路图的连线一一对应)
(2)某次实验中电压表的指针如图丙所示,其示数为 V。
(3)小桂将电源电压调为6 V,分别换上多个定值电阻进行探究,数据记录如表所示,实验中小桂控制导体两端的电压恒为 V;分析数据可以得到的结论是在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
实验序号 1 2 3 4
电阻/Ω 5 10 15 20
电流/A 0.60 0.30 0.20 0.15
(4)小桂将20 Ω电阻替换成25 Ω想继续刚才的实验,闭合开关后电路中的电流大小约为 A(保留2位小数),在仅用现有仪器的情况下,要想完成该实验,他应该 (写一种方案即可)。
考向3 实验探究:电阻的测量
31.在测量小灯泡电阻的实验中,小会选用标有“2.5 V”字样的小灯泡进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态。连接好电路,将滑片P移至最右端,接通电路后,发现小灯泡不发光,电压表示数约为3 V,其原因可能是小灯泡 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,电压表示数如图乙所示为 V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端滑动;
(4)如表是记录的实验数据,则小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留小数点后1位);实验中发现灯泡越亮,温度越高,结合数据可知:灯丝温度越高,电阻越 ;
次数 1 2 3 4
U/V 1 2 2.5 2.8
I/A 0.18 0.28 0.30 0.31
(5)小会在实验过程中发现用力捏滑片与电阻丝接触处,灯泡发光明显变亮。请分析产生这一现象可能的原因是 。
32.(2024·岑溪模拟)某实验小组利用图甲所示电路测量自来水电阻Rx阻值,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上阀门K可以控制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)。电源电压约为3 V,滑动变阻器铭牌标有“30 Ω 2 A”字样。
(1)实验前,发现电压表指针指向“0”刻度的左侧,接下来应该进行的操作是 ;
(2)连接图甲所示电路,闭合开关前发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(3)正确连接电路后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 (选填“A”或“B”)端;
(4)实验中发现无论如何移动滑片P,电流表示数几乎为0,电压表示数接近3 V,检查发现各电路元件完好。出现该现象的原因可能是 。
(5)为能正确测出玻璃管内自来水的电阻,某同学利用定值电阻R1(阻值为4 kΩ)、定值电阻R2(阻值为3 kΩ)、电阻箱R(可以改变电阻值,并能显示连入电路的阻值大小,最大阻值为9 999 Ω)、单刀双掷开关S、两个相同的电压表(量程为0~3 V)等器材,连接了如图乙所示电路,进行了如下实验操作。
①把S拨到1位置,记录电压表V1示数为U0;
②把S拨到2位置, ,使电压表V2示数也为U0,记录此时电阻箱的阻值为R=5 kΩ;
③计算玻璃管内自来水的电阻值Rx,则Rx= kΩ。
(6)用图乙装置还可以探究自来水的电阻大小与自来水的 是否有关。
考向4 实验探究:测量小灯泡的电功率
33.小丽同学手里有一个标有“2.5 V”字样的小灯泡,用来做“测量小灯泡的电功率”实验:
(1)如图甲有一根导线连接错误(图中已打上“×”),请你将该导线正确连接;
(2)连接电路过程中,开关应该断开,滑动变阻器的滑片应该移动到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)连接好电路,闭合开关,发现小灯泡立即发出非常明亮的光,则原因可能是 ;
(4)小丽根据记录的多组I、U数据,画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图乙所示),则小灯泡的额定功率为 W。
考向5 实验探究:电流产生的热量与哪些因素有关
34.如图所示为学校兴趣小组改进后的探究“电流通过导体产生的热量与电流大小的关系”实验装置。其中R1、R2、R3是发热的电阻丝,R1、R2分别安装在两个密封容器瓶中,容器瓶内密封有相同质量的空气,两容器瓶各接一支相同的U形管,U形管另一端开口,两U形管内注入等量的同种液体。
(1)如图所示,闭合开关后,电阻丝在发热,其内能增加,这是通过 (选填“热传递”或“做功”)改变了它的内能;小明想探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系,则R1和R2的电阻大小应该满足R1 (选填“>”“<”或“=”)R2。
(2)焦耳做了大量与上述类似的探究实验,确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,一段时间内,定值电阻产生的热量Q和电流I2的关系可用下列哪个图表示 。
(3)实验过程中小明移动滑动变阻器的滑片,若R1=10 Ω,通过R1的电流为0.4 A,则1 min内电流通过R1产生的热量是 J。
考向6 电与磁实验
35.(2024·钦州二模)在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中:
(1)开关闭合后,小磁针的指向如图所示,可知:通电螺线管的左端为 极。(已知小磁针的黑色表示N极)
(2)将连接电源正、负极的导线对调,小磁针的指向也改变了,说明通电螺线管的磁场方向与 方向有关。
36.(2024·柳州二模)用如图装置探究什么情况下磁可以生电。蹄形磁体水平放置,导线ab水平悬挂。(注:除(2)第3个空外,各空均选填“偏转”或“不偏转”)
(1)让导线ab在磁场中静止,可观察到指针 。
(2)仅使ab沿竖直方向运动,可观察到指针不偏转,若仅使磁体沿竖直方向运动,指针将 ;仅使ab沿水平方向运动,可观察到指针偏转,若仅使磁体沿水平方向运动,指针将 ;当观察到指针偏转,表明产生了电流,这个过程消耗的机械能转化成 (填能量形式)能;
(3)分析实验中看到的现象,就能知道产生感应电流的条件了。根据这一条件可知,若使ab以a为轴在水平面旋转,指针将 。 专题五 实验探究题
类型一 仪器操作类
考向1 刻度尺和停表、温度计、量筒的使用
1.(2024·连云港中考)用温度计测量液体的温度,下面四幅图中,操作正确的是(C)
2.(1)如图1所示,体温计的示数为 37.6 ℃。
(2)如图2所示,温度计的示数为 -15 ℃。
3.以下是物理实验室常用的几种测量仪器,请完成下列填空。
(1)如1图所示,用刻度尺测量一物块的长度,刻度尺的分度值为 1 mm,物块的长度为 1.85 cm。
(2)实验室里常用的温度计是根据液体的 热胀冷缩 的原理制成的。2图中温度计所示温度是 -21 ℃。
(3)如3图停表的读数为 337.5 s。
(4)如4图所示,甲、乙、丙三位同学不同的读数方法:其中正确的是 乙 同学。
考向2 天平的使用
4.在“测量物体的质量”的实验中,某实验小组将托盘天平放在水平桌面上后,天平如图1所示。
(1)测量物体质量前,甲同学调节天平平衡的方法是:向左调节平衡螺母,使指针停在分度盘中央刻度线,然后将游码向左移至零刻度线处。乙同学认为甲同学的操作有误,则正确的操作方法是 先将游码向左移至零刻度线处,然后调节平衡螺母至天平平衡 。
(2)若没发现甲的错误,仍用该天平称小石块的质量,最终所加砝码和游码移动情况如图2所示,则物体的实际质量应为 47.6 g。
(3)丙同学想称取5 g食盐,在左右两盘各放一张称量纸,调节平衡螺母使天平平衡后,右盘放5克砝码,左盘添加一定量食盐后,发现指针偏向中央刻度线左侧,则丙同学接下来的操作应是从左盘取下适量食盐,使天平平衡。
考向3 弹簧测力计的使用
5.某兴趣小组用温度计、弹簧测力计、天平测量各物理量,如图所示:
(1)图甲中,温度计的示数是 8 ℃。图乙中,弹簧测力计的示数是 1.15 N。
(2)用天平正确测量某物体质量时,右盘放置了100 g、50 g、20 g的砝码各一个,游码在标尺上的位置如图丙所示,则该物体的质量为 171.6 g。
考向4 电流表和电压表的使用
6.如图甲为小明在“用电流表测灯泡电流”实验中连接的电路,闭合开关后,发现电流表的指针偏转如图甲所示,他立即断开开关,下一步应该采取的措施是 断开开关,换接电流表的0~3 A量程 。
改正错误后,再闭合开关,灯泡正常工作,电流表指针所指位置为图乙所示,则通过灯泡的电流是 1.6 A 。
7.在烧杯中加入盐水,将铜片和锌片放在盐水中,这就是一个电池。用电压表测量这个自制电池的电压,其现象如图所示,这个电池的电压是 0.5 V,电池的正极是 铜片 (选填“锌片”或“铜片”),这个电池工作时把 化学 能转化为电能。
类型二 光学
考向1 探究光的反射定律
8.(2024·河南中考)如图甲,在探究光的反射规律的实验中,把平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直立在镜面上,ON垂直于镜面。
(1)让一束光贴着纸板沿多个角度射到O点,在纸板上记录每次的光路。记录时,为了区分每次的光路,可采用的方法是 用不同颜色的笔画线将其描画下来 。
(2)取下纸板,用量角器测量每次的入射角和 反射角 ,并记录下来。
(3)在图甲实验的基础上,以ON为轴,把纸板NOF向后折,在纸板上看不到反射光线,如图乙所示,这表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 同一平面内 。小明想:当纸板折到图乙位置时,反射光线还存在吗 请设计一种验证方法: 将纸板F沿中间剪开,把纸板F的上半部分向后折,发现在纸板F的上半部分看不到反射光线,下半部分能看到反射光线 。
9.用如图所示装置探究“光折射时的特点”,将一束光从空气斜射入水中发生折射,实验中的数据记录在表格中。
实验序号 1 2 3 4 5
入射角i 15° 30° 45° 60° 75°
折射角r 11° 22° 32° 40° 46°
(1)分析表格中数据,可以得到结论:光从空气斜射入水中时,折射角 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
(2)如果要让折射光线射到C点,在保持入射点O不变时,可 减小 (选填“增大”或“减小”)入射角;或在保持入射光线位置不变时,进行 加水 (选填“加水”或“排水”)。
考向2 探究平面镜成像的特点
10.如图是“探究平面镜成像时像与物的关系”的装置。在水平桌面上铺一张白纸,将玻璃板竖立在白纸上,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,一支完全相同但不点燃的蜡烛B放在玻璃板后面移动,直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。移动点燃的蜡烛,多做几次实验。
(1)在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B,此操作目的是 便于确定像的位置和比较像与物体的大小 。
(2)在寻找蜡烛像的位置时,眼睛应该在蜡烛 A (选填“A”或“B”)这一侧观察。
(3)实验中,如果把蜡烛A远离玻璃板,看到的像会 远离 (选填“远离”或“靠近”),像的大小 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
考向3 探究凸透镜成像的规律
11.某同学用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图所示,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,要使烛焰在光屏上成清晰的像,光屏应 靠近凸透镜 (选填“靠近凸透镜”“远离凸透镜”或“保持在原位置”),此时光屏上成的像应是 缩小 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的。
(2)若图中成实像时,发现由于燃烧时间较长蜡烛变短了,使像成在了光屏的偏上方,为了使像仍在光屏中央,此时可将凸透镜适当向下调,使烛焰中心位于凸透镜的 主光轴下方 (选填“主光轴上方”“主光轴下方”或“主光轴上”)。
(3)实验时,若用一张纸片遮住了凸透镜的上半部分,光屏上 能 (选填“能”或“不能”)成完整的像。
类型三 热学
考向1 探究物质的熔化规律
12.如图甲所示是小明探究“冰的熔化特点”的实验装置。
(1)小明采用“水浴法”的目的是使试管内的冰 受热均匀 ;
(2)由实验数据绘得冰在加热过程中温度随时间变化的图像如图乙所示,由图可知,冰的熔点是 0 ℃,试管内的冰全部熔化用时 4 min;
(3)小明把冰放入烧杯中,不用酒精灯加热,如图丙所示,观察到冰也熔化了。于是他认为冰熔化时不需要吸收热量。你认为小明的观点是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,原因是冰会从室温吸收热量熔化。
考向2 探究水沸腾前后温度变化的特点
13.(2024·苏州中考)观察水的沸腾实验:
(1)按图甲组装器材,使用大试管可以适当缩短实验时间,也可以更好地观察水沸腾前后 气泡 的变化。用酒精灯加热,水温达到88 ℃时开始读数,每隔1 min记录一次,第3 min时温度计示数如图乙所示,读数为 94 ℃;
(2)用表中数据在图丙上作出水温随时间变化的图像;
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8
水温/℃ 88 90 92 96 98 98 98
答:
(3)由图可知,水的沸点为 98 ℃;
(4)为研究沸点与气压的关系,用抽气打气两用气筒、橡皮塞等组装成如图丁所示装置。用气筒 抽气 (选填“抽气”或“打气”),观察到水再次沸腾,记录此时的 温度 ,多次实验可得出的结论是 沸点随气压的减小而降低 。
考向3 探究物质的比热容和热值实验
14.如图,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量和初温也相同。
(1)比较不同物质吸热升温的特点:
①应选择 甲、丙 两图进行实验;
②不同物质吸热的多少是通过 加热时间 (选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的;
③如图丁,若液体B的比热容是2.1×103 J/(kg·℃),液体A的比热容是 1.05×103 J/(kg·℃)。
(2)比较不同燃料的热值,应选择 甲、乙 两图进行实验,燃料燃烧放出的热量,是通过 温度计上升示数 来反映的(选填“温度计上升示数”或“加热时间”)。
类型四 力学
考向1 测量物体运动的平均速度
15.(2024·桂林二模)如图为测量物体运动的速度的实验。
(1)本实验的原理是 v= ,实验时应选择坡度较 缓 的斜面。
(2)读出本次实验中小车从B点到C点所用的时间为t= 1 s;并算得AC段的平均速度为 3.0 dm/s。
(3)相对于静止释放而言,若小车在A点释放时,不小心给了一个沿斜面向下的推力,则测得AC段的平均速度将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
考向2 探究质量与体积的关系
16.小明同学为了“探究液体物质的质量与体积的关系”,他应选用 多种 (选填“一种”或“多种”)液体进行实验,用 天平 测出液体的质量,并用 量筒 测出液体的体积。如图,分析图像可知,两种物质的密度之比ρ甲∶ρ乙为 8∶1 。
考向3 测量液体和固体的密度
17.(2024·北海二模)小明想知道饮料的密度,于是他用天平和量筒做了如下实验:
(1)将天平放在水平台上,把游码移到标尺左端的 零刻度线 处,发现指针指在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调。
(2)用天平测出空烧杯的质量为38.2 g,在烧杯中倒入适量的饮料,测出烧杯和饮料的总质量如图甲所示,将烧杯中的饮料全部倒入量筒中,饮料的体积如图乙所示,则烧杯中饮料的质量为 33 g,饮料的密度为 1.1×103 kg/m3。
(3)小明用这种方法测出的饮料密度会偏 大 (选填“大”或“小”)。
(4)小明思考后,利用两个底面积不同的圆柱形容器也能测出饮料的密度。
①如图丙,在大容器中装入适量水,将一小容器放置在大容器内,使小容器漂浮在水面上,测出此时大容器中水的深度为h1;
②如图丁,先向小容器中倒入一部分饮料,用记号笔在小容器上作出饮料液面位置的标记,然后把小容器放入大容器中,测出此时大容器中水的深度为h2;
③将小容器中的饮料倒掉后(忽略带出大容器中的水)重新放入大容器中,再向小容器中加水至 标记 处,并测出此时大容器中水的深度为h3,则饮料密度的表达式ρ= ρ水 (用测量量及ρ水表示)。
考向4 探究重力与质量的关系
18.在“探究重力的大小跟质量的关系”的实验中,实验小组的同学们测量了相关数据并记录在表中:
(1)第3次测量的弹簧测力计指针指示位置如图所示,表中空缺的实验数据“▲”是 1.6 N;
(2)根据表中的数据可知:物体所受的重力跟它的质量成 正比 。
次数 1 2 3 4 5 6 ……
质量m/g 40 100 160 200 240 300 ……
重力G/N 0.4 1.4 ▲ 2.0 2.4 3.0 ……
考向5 实验探究:阻力对物体运动的影响
19.在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,如图所示,一辆小车放在斜面AB段某处由静止释放,运动到水平面BC上,最后停止。水平面BC可以是粗糙程度不同的接触面。
(1)实验探究的是阻力对小车在水平面BC上运动的影响,为了使小车到达B点时的速度相同,需要使小车每次实验都从AB段的同一高度静止释放,用到的实验方法是 控制变量法 ;
(2)小车在BC段上运动时受 非平衡力 (选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用;
(3)由表中内容可知:水平面越光滑,小车受到的摩擦力越 小 ,运动的距离越远,速度减小得越慢。由此可推理得:若小车不受阻力作用,它将在水平面上做 匀速直线 运动;
接触面 毛巾 棉布 木板
阻力的大小 大 较大 较小
小车运动的距离s/cm 15.3 20.6 30.7
(4)上述实验证明:物体的运动 不需要 (选填“需要”或“不需要”)力来维持,力是改变物体运动状态的原因;
(5)牛顿第一定律是 D (选填选项前的符号);
A.通过日常生活经验得出的
B.由理论分析便可得出的
C.由实验总结得出的
D.在实验基础上分析推理得出的
(6)若在水平木板BC上加一个小木块,可以探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验,实验中让同一小车从斜面AB上不同的高度由静止滚下,是为了探究小车动能的大小与 速度 的关系。
考向6 实验探究:二力平衡的条件
20.(2024·贵港二模)如图所示是探究“二力平衡条件”时的实验情景。
(1)实验前同学们讨论图甲和图乙两种实验方案,认为更科学的是方案 乙 (选填“甲”或“乙”)。当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,说明它受到的力是相互平衡的。为了方便操作,应当使物体处于 静止 状态作为平衡状态。
(2)经过多次实验,发现两边所挂重物的质量不相等时小车运动,质量相等时小车静止,这说明二力平衡的两个力大小 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)保持两边所挂重物的质量相等,然后将小车扭转一个角度,如图丙所示,松手后观察到小车 不能 (选填“能”或“不能”)保持平衡状态。
(4)把两个质量相等的重物挂在小车的同一侧,放手后小车运动,说明:二力平衡时,两个力的方向必须 相反 (选填“相同”或“相反”)。
考向7 实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素
21.(2024·柳州三模)如图所示是同学们在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”时的情景。
(1)用弹簧测力计水平拉着木块沿水平长木板做 匀速直线 运动,依据 二力平衡 原理,摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力大小。
(2)比较图丙和图 乙 ,可得到结论:在保持压力一定时, 接触面越粗糙 ,
滑动摩擦力越大。
(3)小明在做同一实验时发现:以不同速度拉着木块匀速直线运动时,弹簧测力计的示数不变。这说明滑动摩擦力的大小与物体运动的速度 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(4)小明在实验中发现要保持木块匀速运动很困难,改用如图丁所示装置,在用力将木板向左拉出的过程中,弹簧测力计 B (选填“A”或“B”)的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小;木块所受滑动摩擦力的方向是水平向 左 (选填“左”或“右”)。
考向8 实验探究:影响压力的作用效果的因素
22.如图,探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验,图甲把小桌放在海绵上;图乙在小桌的表面上放一个砝码;图丙把小桌翻过来,桌面朝下,并在其上放一个砝码。
(1)实验时通过观察海绵被压下的深浅,来比较压力作用的效果,这利用了 转换 法。
(2)比较甲、乙两图所示的实验, 压力 越大,压力作用效果越明显。
(3)比较乙、丙两图所示的实验, 受力面积 越小,压力作用效果越明显,该过程控制不变的量是 压力 的大小。
(4)公共汽车的窗边悬挂的“破窗锤”,可以在紧急逃生时用来砸破汽车窗玻璃。“破窗锤”的锤尖是利用减小 受力面积 来增大压力作用效果的。
考向9 实验探究:研究液体内部压强的特点
23.(2024·南宁模拟)小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
(1)图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。
如果液体内部存在压强,放在液体里的橡皮膜就会 发生形变 ,U形管左右两侧液面就会产生 高度差 ;
(2)根据图2、图3所示现象可以研究:液体内部压强大小与 液体深度 的关系。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 下宽上窄 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状;
(3)如图3、图4所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论: 同种液体、同一深度,液体向各个方向的压强相等 ;
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,判断的依据是: 没有控制探头所在深度一定 。
考向10 实验探究:浮力的大小跟哪些因素有关
24.某物理社团在探究影响浮力大小因素的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为 4 N。
(2)物体浸没在水中受到的浮力为 1 N。
(3)通过比较 A、D、E 三幅图,物理社团得出:浮力的大小与液体密度有关的结论;
(4)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是 错误 (“正确”或“错误”)的,理由是 改变物体浸在液体中的深度时,没有控制物体排开液体的体积相同 。
(5)根据已有条件,请你求出E图中弹簧测力计的示数是 3.2 N(g取10 N/kg,
ρ酒精=0.8×103 kg/m3)。
考向11 实验探究:浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
25.小华利用如图装置探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)小华的实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和 丁 可知物体受到的浮力;若F1-F3= F4-F2 ,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力相等的关系;
(2)实验完成后,小华利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验装置进行了改进,如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”),B的示数逐渐增大,且A、B示数的变化量 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(3)上述实验完成后,小华还探究了“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他用橡皮泥代替实心圆柱体物块,操作步骤如下:
A.将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中,使其漂浮在水面上,杯中水深为h1;
B.把橡皮泥从水中取出捏成团状,再放入烧杯中,其下沉至杯底,杯中水深为h2;
①由此小华认为:物体受到的浮力与其形状有关,其结论错误的原因是 没有控制排开液体体积相等 ;
②橡皮泥第一次受到的浮力 > (选填“<”“=”或“>”)第二次受到的浮力。
考向12 实验探究:物体的机械能与哪些因素有关
26.探究机械能影响因素的相关实验如下
(1)如图1所示,在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,通过观察 木块被推动的距离 来比较钢球的动能大小。在探究“动能与速度”关系时,要保持钢球的 质量 不变,让钢球从 不同 (选填“相同”或“不同”)的高度滚下,以不同的速度推动木块移动。
(2)某物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想:弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图2所示,把弹簧放在水平面上,其左端固定在墙上,AO等于弹簧原长,水平面O点左侧光滑,右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点,然后由静止释放,当物体M运动到O点与弹簧分开,最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程:
①弹簧弹性势能的大小是通过测量 物体M在水平面ON上移动距离的远近 来判断的;
②探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应该选用 相同 (选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验,并先后改变 AP 之间的距离,测出物体M在ON上移动的距离,重复实验,测量多组数据并记录。
(3)如图3是“探究物体重力势能与哪些因素有关”的实验,其中m甲=m乙①比较图3中 A、B两木桩扎入沙坑的深度,可以得出结论:当物体的质量相同时,高度越高,物体的重力势能越 大 (选填“大”或“小”)。
②若图3中B、C两木桩扎入沙坑的深度相同,则说明乙、丙的初始重力势能 相同 (选填“相同”或“不同”)。
考向13 实验探究:杠杆的平衡条件
27.(2024·北海二模)如图所示,利用轻质杠杆探究杠杆平衡条件:(实验中杠杆每一格长度为1 cm)
(1)杠杆静止时如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调;
(2)如图乙,在A点挂4个钩码,在B点挂 6 个钩码,可使杠杆在水平位置平衡;
(3)保持左侧悬挂钩码的位置和数量不变,调节右侧悬挂钩码的数量和位置,使杠杆始终在水平位置平衡,记录对应的力F1和力臂l1大小,绘制成图像如图丙所示。在阻力和阻力臂一定时,图像中每个点与两坐标轴围成的方形面积 相等 (选填“相等”或“不相等”);
(4)实验中每个钩码重 0.5 N;
(5)用弹簧测力计代替钩码,如图丁所示,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的拉力 大于 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.5 N。
类型五 电磁学
考向1 实验探究:串、并联电路中电流、电压的规律
28.(2024·桂林期末)在做完串联电路中电流的关系实验后,小桂猜想串联电路中用电器两端的电压也相等。于是设计了如图甲所示电路来探究“串联电路中电压的规律”。
(1)在测量前检查器材时,小桂发现电压表指针如图乙所示,接下来他要进行的操作是将电压表 调零 ;
(2)小桂根据图甲连接好电路,闭合开关,测出L1两端的电压后,小桂断开开关,准备拆下电压表,改接在B、C之间。小林认为小桂的操作太麻烦,只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小林的办法是否正确 不正确,这样做电压表正负接线接反了 ;
(3)小桂将测出的一组数据记录在下列表格中,其中L2两端的电压如图丙所示,为 1.4 V;由数据归纳出:串联电路中,用电器两端的电压相等,且电源两端的电压 等于 各部分电路两端电压之和;小桂的实验结论是否可靠 不可靠 ;
L1两端电压/V L2两端电压/V 串联总电压/V
1.4 2.8
(4)他下一步应该做的是 C ;
A.整理器材,结束实验
B.分析数据,得出结论
C.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
D.换用电压表的另一量程,再测出一组电压值
考向2 实验探究:电流与电压、电阻的关系
29.(2024·焦作三模)同学们利用以下器材探究“电流与电压、电阻的关系”:学生电源(电压恒为6 V)、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)、定值电阻(5 Ω、10 Ω、20 Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路(要求连线不得交叉)。
答:
(2)连接电路时,应将滑动变阻器的滑片移到最 左 (选填“左”或“右”)端;
(3)开关闭合后,发现电压表无示数,电流表有示数,故障可能是定值电阻R 短路 (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,闭合开关,改变滑片的位置,记录的实验数据如表格所示。请将表格内未填写的数据补充完整。
电压U/V 1.0 1.5 2.0
电流I/A 0.2 0.3 0.4
(5)之后再将另外两个定值电阻分别接入电路中,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像,从丙图可以看出控制电压表示数为 2 V不变。
(6)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器 B (填序号)。
A.20 Ω,0.6 A B.60 Ω,0.5 A
30.(2024·桂林二模)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,所用器材有学生电源、电流表、电压表、标有“20 Ω 2 A”的滑动变阻器R'、开关、导线和定值电阻R若干。
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整。(要求实物图与电路图的连线一一对应)
答:
(2)某次实验中电压表的指针如图丙所示,其示数为 2.2 V。
(3)小桂将电源电压调为6 V,分别换上多个定值电阻进行探究,数据记录如表所示,实验中小桂控制导体两端的电压恒为 3 V;分析数据可以得到的结论是在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 反 比。
实验序号 1 2 3 4
电阻/Ω 5 10 15 20
电流/A 0.60 0.30 0.20 0.15
(4)小桂将20 Ω电阻替换成25 Ω想继续刚才的实验,闭合开关后电路中的电流大小约为 0.13 A(保留2位小数),在仅用现有仪器的情况下,要想完成该实验,他应该 串联一个5 Ω的定值电阻 (写一种方案即可)。
考向3 实验探究:电阻的测量
31.在测量小灯泡电阻的实验中,小会选用标有“2.5 V”字样的小灯泡进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整;
答:
(2)连接电路时,开关应处于 断开 状态。连接好电路,将滑片P移至最右端,接通电路后,发现小灯泡不发光,电压表示数约为3 V,其原因可能是小灯泡 断路 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,电压表示数如图乙所示为 1.8 V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 左 端滑动;
(4)如表是记录的实验数据,则小灯泡正常发光时的电阻约为 8.3 Ω(结果保留小数点后1位);实验中发现灯泡越亮,温度越高,结合数据可知:灯丝温度越高,电阻越 大 ;
次数 1 2 3 4
U/V 1 2 2.5 2.8
I/A 0.18 0.28 0.30 0.31
(5)小会在实验过程中发现用力捏滑片与电阻丝接触处,灯泡发光明显变亮。请分析产生这一现象可能的原因是 滑片与电阻丝接触不良 。
32.(2024·岑溪模拟)某实验小组利用图甲所示电路测量自来水电阻Rx阻值,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上阀门K可以控制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)。电源电压约为3 V,滑动变阻器铭牌标有“30 Ω 2 A”字样。
(1)实验前,发现电压表指针指向“0”刻度的左侧,接下来应该进行的操作是 对电压表进行校零 ;
(2)连接图甲所示电路,闭合开关前发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
答:
(3)正确连接电路后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移至 B (选填“A”或“B”)端;
(4)实验中发现无论如何移动滑片P,电流表示数几乎为0,电压表示数接近3 V,检查发现各电路元件完好。出现该现象的原因可能是 自来水的阻值太大 。
(5)为能正确测出玻璃管内自来水的电阻,某同学利用定值电阻R1(阻值为4 kΩ)、定值电阻R2(阻值为3 kΩ)、电阻箱R(可以改变电阻值,并能显示连入电路的阻值大小,最大阻值为9 999 Ω)、单刀双掷开关S、两个相同的电压表(量程为0~3 V)等器材,连接了如图乙所示电路,进行了如下实验操作。
①把S拨到1位置,记录电压表V1示数为U0;
②把S拨到2位置, 调整电阻箱阻值,使电压表V2示数也为U0 ,使电压表V2示数也为U0,记录此时电阻箱的阻值为R=5 kΩ;
③计算玻璃管内自来水的电阻值Rx,则Rx= 2.4 kΩ。
(6)用图乙装置还可以探究自来水的电阻大小与自来水的 横截面积 是否有关。
考向4 实验探究:测量小灯泡的电功率
33.小丽同学手里有一个标有“2.5 V”字样的小灯泡,用来做“测量小灯泡的电功率”实验:
(1)如图甲有一根导线连接错误(图中已打上“×”),请你将该导线正确连接;
答:
(2)连接电路过程中,开关应该断开,滑动变阻器的滑片应该移动到最 左 (选填“左”或“右”)端;
(3)连接好电路,闭合开关,发现小灯泡立即发出非常明亮的光,则原因可能是 滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处 ;
(4)小丽根据记录的多组I、U数据,画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图乙所示),则小灯泡的额定功率为 0.625 W。
考向5 实验探究:电流产生的热量与哪些因素有关
34.如图所示为学校兴趣小组改进后的探究“电流通过导体产生的热量与电流大小的关系”实验装置。其中R1、R2、R3是发热的电阻丝,R1、R2分别安装在两个密封容器瓶中,容器瓶内密封有相同质量的空气,两容器瓶各接一支相同的U形管,U形管另一端开口,两U形管内注入等量的同种液体。
(1)如图所示,闭合开关后,电阻丝在发热,其内能增加,这是通过 做功 (选填“热传递”或“做功”)改变了它的内能;小明想探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系,则R1和R2的电阻大小应该满足R1 = (选填“>”“<”或“=”)R2。
(2)焦耳做了大量与上述类似的探究实验,确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,一段时间内,定值电阻产生的热量Q和电流I2的关系可用下列哪个图表示 C 。
(3)实验过程中小明移动滑动变阻器的滑片,若R1=10 Ω,通过R1的电流为0.4 A,则1 min内电流通过R1产生的热量是 96 J。
考向6 电与磁实验
35.(2024·钦州二模)在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中:
(1)开关闭合后,小磁针的指向如图所示,可知:通电螺线管的左端为 N 极。(已知小磁针的黑色表示N极)
(2)将连接电源正、负极的导线对调,小磁针的指向也改变了,说明通电螺线管的磁场方向与 电流 方向有关。
36.(2024·柳州二模)用如图装置探究什么情况下磁可以生电。蹄形磁体水平放置,导线ab水平悬挂。(注:除(2)第3个空外,各空均选填“偏转”或“不偏转”)
(1)让导线ab在磁场中静止,可观察到指针 不偏转 。
(2)仅使ab沿竖直方向运动,可观察到指针不偏转,若仅使磁体沿竖直方向运动,指针将 不偏转 ;仅使ab沿水平方向运动,可观察到指针偏转,若仅使磁体沿水平方向运动,指针将 偏转 ;当观察到指针偏转,表明产生了电流,这个过程消耗的机械能转化成 电 (填能量形式)能;
(3)分析实验中看到的现象,就能知道产生感应电流的条件了。根据这一条件可知,若使ab以a为轴在水平面旋转,指针将 偏转 。
