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例1-1.科学兴趣小组同学开展制作“液体密度计”的项目化活动,活动过程如下:
【明确问题】经小组讨论后,确定制作的密度计不仅能测出液体的密度,还需考虑精确度和外形美观度,于是,制定下面的评价量表:
评价维度 5分 3分 1分
刻度 标注正确,清晰美观 标注正确,较清晰美观 标注错误
精确度 g/cm 0.05-0.1 g/cm g/cm
【方案设计】经小组讨论后,依据评价标准,设计如下方案:
①将弹簧秤调零,首先测出空塑料杯受到的重力为,并在弹簧测力计刻度盘的右侧位置标注刻度0。
②在杯中装满水,用弹簧测力测出其受到的重力为,并在指针所指位置右侧标注刻度1。
③在杯中装满待测液体,挂在弹簧测力计上,此时指针所指刻度即为液体的密度ρ液。
【实践操作】根据上述方案,同学们用弹簧测力计和塑料杯,制作出液体密度计,并测出空塑料杯的为0.4牛,装满水后的为3.4牛,在刻度盘的相应位置标注上刻度(如图)。
【成果展示】测试其精确度,操作如下:
先在空杯中装满密度为0.8g/cm的酒精,再用该密度计测量,若此时指针指示的重力为2.5牛,请你结合图片,通过计算,参照评价量表中的要求,给该密度计评一个合理的分值。
【迭代改进】为了增加该液体密度计的精度,请你提出一条建议:
例1-2.某项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇,塑料瓶厚度不计,两个舱之间密封不连通,水舱与注射器通过塑料软管相连,移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉,模型如图甲。
(1)为实现潜水艇的上浮,小组同学的操作是: ,从而排出水舱内的水,实现上浮;
(2)如图乙所示,潜水艇完成从B到A上浮的过程,其浮力变化情况是 ;
(3)已知某小组同学采用的材料总质量0.5kg,体积650cm3,现有100mL和200mL两种规格的注射器,请通过计算说明应该选择哪种规格的注射器能实现在水中悬浮 。
例1-3.小明经历制取、鉴定、评价等过程,可将普通白酒制成消毒酒精,具体如下:
【制取】如图甲所示,通过加热电器加热,使普通白酒瓶中的酒精(酒精沸点为78℃)产生大量酒精蒸气,酒精蒸气经长塑料管,在A杯中得到高浓度白酒。
【鉴定】如图乙所示,将液体密度计放入A杯中测出高浓度白酒的密度,结合查阅资料鉴定是否为消毒酒精。
【查阅资料】
①普通白酒和消毒酒精都由酒精和水组成,前者酒精浓度低,后者酒精浓度高。
②白酒浓度为70-75%属于消毒酒精,白酒浓度与密度的关系如表所示。
白酒浓度与密度的关系表
浓度 68% 69% 70% 71% 72% 73% 74% 75% 76% 77%
密度(克/厘米3) 0.872 0.870 0.868 0.865 0.863 0.860 0.858 0.856 0.853 0.851
【评价】若不是消毒酒精,采取相应的措施。
(1)图甲中“长塑料管”的作用是 。
(2)用电子天平测得液体密度计的质量是10克,则在图乙中液体密度计受到的浮力是多少?(写出计算过程)
(3)某次实验测得高浓度白酒的密度为0.823克/厘米3,将其转变为消毒酒精。写出一种可行的措施并说明理由。
例2-1.在研究“光的反射定律”时,小科设计了如图实验装置。半圆形滑轨固定在水平底座上,其圆心O处放置一小平面镜,红色激光笔A可以沿滑轨自由滑动,发射的激光始终对准圆心O点:L形支架上激光笔B发出绿色激光,该激光垂直于平面镜射入圆心O点。
(1)实验中激光笔B发出的绿色激光用于模拟 (选填“入射光线”、“反射光线”或“法线”);
(2)实验过程中,小科观察不到激光的传播路径。请你提供一种能将光路显示出来的措施: ;
(3)光路显示出来后,小科从半圆形滑轨的侧面某一位置观察。发现所有光束刚好重合,经多次改变红色激光的入射角度均能出现这种现象。由此可以得出的结论是: 。
例2-2.甲图是“探究平面镜成像特点”和乙图是用蜡烛和烧瓶来“探究凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)实验甲中,使用玻璃板代替平面镜的好处是 ,在确定蜡烛B和蜡烛A的像是否完全重合时,人眼的观察位置应该是( )(填字母)。
A.从玻璃板后观察蜡烛
B.在玻璃板前蜡烛A这一侧
C.A与B都需要
(2)实验乙调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置,在墙壁上得到清晰的 实像(填像的性质)。
(3)实验中,不改变蜡烛的位置,把甲中M玻璃板和乙中烧瓶分别都竖直向上移,则甲和乙所成的像的位置如何变化?答: 。
例2-3.如图所示,这是小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验装置。
(1)小明先调整蜡烛、光屏和凸透镜的中心在同一高度。
(2)固定凸透镜的位置,将蜡烛放在距离凸透镜较远处,移动光屏直至出现最清晰的像,记录物距、像距、像的性质。
(3)改变物距,重复上述操作,多次实验,将实验数据记录在表中。
实验次数 物距/cm 像距/cm 像的性质
正立或倒立 放大或缩小 虚像或实像
1 18.0 6.9 倒立 缩小 实像
2 10.0 10.0 倒立 等大 实像
3 7.0 17.7 倒立 放大 实像
4 4.0 / 正立 放大 虚像
分析数据可知:实验中使用的凸透镜焦距为 cm。
(4)当光屏上成清晰的像时,小明保持凸透镜在光具座上的位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换,此时光屏上也能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中,光路是 的。
(5)实验中,小明将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光屏适当靠近凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小明佩戴的是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
例2-4.小科在项目化“制作凸透镜”的实践中,更加深刻地理解了凸透镜的相关知识。
(1)制作凸透镜:用剪刀在塑料矿泉水瓶的凸起部位剪取一样大小的两块塑料片,凸起部位朝外,中间装满水,用热熔胶封闭连接处。然后测焦距,方法为 ;
(2)评估检测:“制作凸透镜”的评价量规表如下所示,其中“?”可填: ;
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
结构完整与美观效果 不漏水,有手柄且美观 不漏水,无手柄,美观 ?
(3)小文测出此凸透镜的焦距为,在研究凸透镜成像的规律时,有一组实验是将蜡烛、水凸透镜和光屏固定在如图甲所示的位置,此时成像特点: ;
(4)将蜡烛换成“F”形的LED。灯x光屏贴上方格纸,如图乙所示,请写出改进后的一个优点: 。
例3-1.两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确;
(1)使小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验,实验现象如图所示;
①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下,目的是使小车每次到达水平面时 相同;
②根据实验现象可以得出:小车受到的阻力越小,运动的距离 ;
(2)十六世纪末,伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去;因此,物体运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。如图是伽利略的实验和推理示意图,属于推理的是 (选填“甲”或“乙);
(3)后来,笛卡尔进一步完善了伽利略的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初,牛顿在他们研究的基础上,提出了“牛顿第一定律”,相对于“牛顿第一定律”,笛卡尔的观点有什么不足? ;
(4)上述实验及科学家研究成果给予我们的启示是 。(将正确说法前的字母填在横线上)
A.科学定律都可以通过实验直接得出
B.科学推理是科学研究的方法之一
C.大多数人认同的观点就是正确的观点
D.普通人观点可以质疑,科学家观点不可以质疑
例3-2.为探究“阻力对物体运动的影响”,某科学实验小组做了如图甲所示实验。
(1)实验时,小车每次从斜面 (选填“同一”或“不同”)高度由静止滑下,从而保证小车滑行至水平面时的 相同;
(2)小车在铺有毛巾的木板、铺有棉布的木板和木板上分别进行规范的实验操作,用DIS传感器采集得到小车在3次实验中的图像(如图乙所示),其中在木板上滑行的是图像 (填序号);
(3)若小车受到的水平阻力减小为0,试根据上述实验现象,推理并在图丙中画出小车在水平面上运动的图像。
例4.小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。
(1)实验前,小明将杠杆置于支架上静止如图甲所示,此时应向 移动平衡螺母至杠杆水平;
(2)如图乙所示,A位置挂2个钩码,为使杠杆再次平衡,应该在B位置挂上 个同样的钩码;
(3)如图丙所示,为改变力的方向,小红在杠杆右侧用弹簧测力计向下拉,当测力计由竖直方向逐渐向左偏转,杠杆始终保持水平平衡,测力计的示数将 (“变大”“变小”或“不变”);
(4)小明和小红交流:
①如图丁,用木棒作为秤杆,用细线系一个20g的钩码作为秤砣,把空小盆挂在A点作为秤盘,在B点挂粗绳作为提纽,则 点相当于支点;移动细线的位置,直到杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应刻度值为 g。
②在秤盘中逐一添加50g的砝码,移动细线的位置,当杆秤水平平衡时,记录细线的位置、标记相应的质量,再测出细线距离B点的长度(如表),根据表中数据,应将250g的刻度值标记在距离B点 cm处。
托盘中砝码总质量/g 50 100 150 200
距离B点的长度/cm 6 11 16 21
③为了增大杆秤的最大测量值,你的方法是: (写一种即可)。
例5-1.某兴趣小组在测量额定电压为的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们提出猜想:
猜想①:灯丝两端的电压增大导致电阻增大。
猜想②:灯丝的温度升高导致电阻增大。
为研究猜想①,同学们进行了如下研究。
【实验器材】干电池2节,额定电压为的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
次数 1 2 3 4 5
电压/V
电流/A
电阻/Ω
【实验方案】
①按图1连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中;
②闭合开关,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
(1)某次闭合开关后,电流表指针位置如图2所示,其示数为___________________安。
(2)实验中将灯丝浸入水中的目的是__________________。
(3)若观察到_________________现象,则假设①被否定。
(4)实验结果表明灯丝电阻变化与施加电压无直接因果关系后,某同学直接得出“灯丝电阻增大是由温度增大引起”的结论。请评价他结论得出过程是否合理,并说明理由。_______________。
例5-2.为了测量未知电阻R的电阻值,小科设计了如图甲所示的实验电路。
实验次数 1 2 3
U/V 1.5 2.0 2.5
I/A 0.14 0.19 0.23
R/Ω 10.7 10.5 10.9
(1)请用笔画线代替导线,将图中未完成的电路补充完整。 ;
(2)正确连接电路,闭合开关,发现电流表和电压表都有较大的示数,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片,它们的示数都不变。造成这一现象的原因可能是 ;
(3)排除故障后进行实验,上表是小科记录的实验数据,则电阻R的阻值是 Ω;
(4)小舟利用相同的器材测量电阻R的阻值,根据实验数据绘出的U-I图像如图乙所示。则符合小舟设计的电路图是______。
A. B. C.
例5-3.用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中为待测电阻,R为电阻箱,S为单刀双掷开关,为定值电阻,某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图,连接实物图,将电阻箱的阻值调至最大;
(1)上述步骤的合理顺序是 (只需填写序号);
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,若已知的阻值为10Ω,则待测电阻的阻值为 Ω;
(3)本实验所采用的科学思想方法可称为 。
例6-1.某兴趣小组在测量额定电压为的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们提出猜想:
猜想①:灯丝两端的电压增大导致电阻增大。
猜想②:灯丝的温度升高导致电阻增大。
为研究猜想①,同学们进行了如下研究。
【实验器材】干电池2节,额定电压为的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
次数 1 2 3 4 5
电压/V
电流/A
电阻/Ω
【实验方案】
①按图1连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中;
②闭合开关,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
(1)某次闭合开关后,电流表指针位置如图2所示,其示数为 安。
(2)实验中将灯丝浸入水中的目的是 。
(3)若观察到 现象,则假设①被否定。
(4)实验结果表明灯丝电阻变化与施加电压无直接因果关系后,某同学直接得出“灯丝电阻增大是由温度增大引起”的结论。请评价他结论得出过程是否合理,并说明理由。 。
例6-2.小科进行了如下电学实验。
(1)正确连接电路后,闭合开关S,小灯泡不亮,电压表和电流表均有示数,可能是小灯泡__________;
A.短路 B.开路 C.实际功率太小
(2)调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电功率为 W;
(3)将以上实验的小灯泡更换成不同阻值的定值电阻,闭合开关并移动滑片,使定值电阻两端电压始终保持不变,记录每次的电流值和电阻值。据此推测,该实验是在研究 的关系;
(4)下表是小科测得的数据,据表中数据判断,小科连接的实验电路是下图中__________;
实验次数 电压U(V) 电流I(A)
1 2.5 008
2 2.0 0.10
3 1.5 0.14
4 1.0 0.18
A. B.
C. D.
例6-3.小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为定值)、待测小灯泡(标有“0.25A”字样)、电流表、电压表(只有0-3伏档完好)、滑动变阻器(标有“20Ω;1A”字样)、开关及导线若干。小灯的额定功率估计为0.9瓦左右,该同学正确连接电路,实验步骤正确。完成下列问题。
(1)实验刚闭合开关时,电压表、电流表的示数分别为2伏和0.2安,由此可求出电源电压 V;
(2)在实验过程中,灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路,小明通过观察 (填“电压表”或“电流表”),初步判断出灯泡断路;
(3)更换相同规格的灯泡后,小明继续实验:他边思考边实验,同时对电路进行调整,直至小灯正常发光。此时观察到电流表示数为时,电压表示数如图所示,请根据相关信息,求出小灯的额定电功率为 W;
(4)小明将滑片P从阻值最大处移到阻值最小处(灯泡未烧坏),测定并依据实验数据,画出灯泡的I-U图像(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形面积表示的科学含义是 。
例6-4.小华和小红两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中所用器材规格均相同,小灯标有“”字样,电源电压为6伏且保持不变,他们各自按电路图连接电路。
(1)小华同学实验步骤正确,闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表示数为,接下来他移动滑动变阻器的滑片,观察到小灯始终不亮,电流表示数会变化、但电压表示数始终为零。若电路中只有一处故障且只发生在小灯L或滑动变阻器R上,电路故障是 。
(2)小华实验时,其部分实验数据和现象记录如下表.
实验次数 电压表示数 电流表示数 灯泡亮度
1 1 0.1 较暗
2 3.8 正常发光
3 4 0.36 强烈发光
由于小华粗心大意,没有记录灯泡正常发光时电流表的示数,于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻:,再计算出灯泡两端电压为时的功率:。请你帮他判断,小灯泡的额定功率应 。(选填“大于”“等于”、“小于”)
(3)小红按电路图正确接线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,灯泡正常发光时,电压表指针偏转角度较小,且指针未对准刻度线,会产生较大误差,经思考小红将电路略做改动依然完成了实验,他的改动是: 。然后闭合开关,移动变阻器的滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,若此时滑动变阻器的阻值为,可得出小灯泡的额定功率为 W。
例6-5.在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)连接电路时开关应 ,电流表的量程应选 A;
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整 ;
(3)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于 (填“A”或“B”)端;
(4)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为 V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向 (填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V;
(5)小向同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的,图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W。小灯泡正常工作时的电阻等于 Ω;
(6)小勇同学在实验中连接好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是 (写出一种即可)
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例1-1.科学兴趣小组同学开展制作“液体密度计”的项目化活动,活动过程如下:
【明确问题】经小组讨论后,确定制作的密度计不仅能测出液体的密度,还需考虑精确度和外形美观度,于是,制定下面的评价量表:
评价维度 5分 3分 1分
刻度 标注正确,清晰美观 标注正确,较清晰美观 标注错误
精确度 g/cm 0.05-0.1 g/cm g/cm
【方案设计】经小组讨论后,依据评价标准,设计如下方案:
①将弹簧秤调零,首先测出空塑料杯受到的重力为,并在弹簧测力计刻度盘的右侧位置标注刻度0。
②在杯中装满水,用弹簧测力测出其受到的重力为,并在指针所指位置右侧标注刻度1。
③在杯中装满待测液体,挂在弹簧测力计上,此时指针所指刻度即为液体的密度ρ液。
【实践操作】根据上述方案,同学们用弹簧测力计和塑料杯,制作出液体密度计,并测出空塑料杯的为0.4牛,装满水后的为3.4牛,在刻度盘的相应位置标注上刻度(如图)。
【成果展示】测试其精确度,操作如下:
先在空杯中装满密度为0.8g/cm的酒精,再用该密度计测量,若此时指针指示的重力为2.5牛,请你结合图片,通过计算,参照评价量表中的要求,给该密度计评一个合理的分值。
【迭代改进】为了增加该液体密度计的精度,请你提出一条建议:
【答案】 0.1g/cm 换用更大的空塑料杯;换用分度值更小的弹簧测力计;减小指针与外壳间的摩擦等
【知识点】液体密度的测量
【详解】
N
m
故装满酒精后
精确度分析
g/cm
【迭代改进】换用更大的空塑料杯;换用分度值更小的弹簧测力计;减小指针与外壳间的摩擦等。
例1-2.某项目小组利用硬质塑料瓶制作潜水艇,塑料瓶厚度不计,两个舱之间密封不连通,水舱与注射器通过塑料软管相连,移动注射器活塞可以实现潜水器的浮沉,模型如图甲。
(1)为实现潜水艇的上浮,小组同学的操作是: ,从而排出水舱内的水,实现上浮;
(2)如图乙所示,潜水艇完成从B到A上浮的过程,其浮力变化情况是 ;
(3)已知某小组同学采用的材料总质量0.5kg,体积650cm3,现有100mL和200mL两种规格的注射器,请通过计算说明应该选择哪种规格的注射器能实现在水中悬浮 。
【答案】(1)推动活塞,给潜水器打气 (2)先不变后变小 (3)200mL
【知识点】物体的浮沉条件及其应用、阿基米德原理
【详解】(1)潜水艇在水下时受到的浮力是一定的,是通过改变自身重力实现上浮或下沉的,故为实现潜水艇的上浮,小组同学的操作是推动活塞,给潜水器打气,从而排出水舱内的水,减小自身的重力,实现上浮。
(2)潜水器完成从B到A上浮的过程,露出水面之前,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知其受到的浮力不变;露出水面后,排开水的体积减小,则浮力变小;所以整个过程中其浮力变化情况是先不变后变小。
(3)在水中悬浮时潜水艇受到的浮力和总重力相等,浸没时受到的浮力为
材料的总质量为0.5kg,则材料的总重力为
因该潜水器材料的总重力小于悬浮时的浮力,所以需在水舱内注水,则需注入水的重力为
需注入水的体积为
假设注射器抽出多少气体就有多少体积的水进入水舱,则注射器的体积应大于等于150mL,因此应选200mL的注射器。
例1-3.小明经历制取、鉴定、评价等过程,可将普通白酒制成消毒酒精,具体如下:
【制取】如图甲所示,通过加热电器加热,使普通白酒瓶中的酒精(酒精沸点为78℃)产生大量酒精蒸气,酒精蒸气经长塑料管,在A杯中得到高浓度白酒。
【鉴定】如图乙所示,将液体密度计放入A杯中测出高浓度白酒的密度,结合查阅资料鉴定是否为消毒酒精。
【查阅资料】
①普通白酒和消毒酒精都由酒精和水组成,前者酒精浓度低,后者酒精浓度高。
②白酒浓度为70-75%属于消毒酒精,白酒浓度与密度的关系如表所示。
白酒浓度与密度的关系表
浓度 68% 69% 70% 71% 72% 73% 74% 75% 76% 77%
密度(克/厘米3) 0.872 0.870 0.868 0.865 0.863 0.860 0.858 0.856 0.853 0.851
【评价】若不是消毒酒精,采取相应的措施。
(1)图甲中“长塑料管”的作用是 。
(2)用电子天平测得液体密度计的质量是10克,则在图乙中液体密度计受到的浮力是多少?(写出计算过程)
(3)某次实验测得高浓度白酒的密度为0.823克/厘米3,将其转变为消毒酒精。写出一种可行的措施并说明理由。
【答案】(1)冷却 (2)0.1N
(3)加适量的水或蒸发适量的酒精。由表可知,白酒的密度随浓度的增加而减小,密度为0.823克/厘米3对应的浓度是大于75%,加水(或蒸发酒精)可以减低浓度
【知识点】物体的浮沉条件及其应用、浮力大小的计算
【详解】(1)A杯中高浓度白酒是汽化后又液化形成的,所以图甲中“长塑料管”的作用是冷却,使气体更容易液化。
(2)液体密度计处于漂浮状态,由二力平衡可知,图乙中液体密度计受到的浮力
F浮=G=mg=10×10-3kg×10N/kg=0.1N
(3)由表可知,白酒的密度随浓度的增加而减小,密度为0.823克/厘米3对应的浓度是大于75%,加水(或蒸发酒精)可以减低浓度。
例2-1.在研究“光的反射定律”时,小科设计了如图实验装置。半圆形滑轨固定在水平底座上,其圆心O处放置一小平面镜,红色激光笔A可以沿滑轨自由滑动,发射的激光始终对准圆心O点:L形支架上激光笔B发出绿色激光,该激光垂直于平面镜射入圆心O点。
(1)实验中激光笔B发出的绿色激光用于模拟 (选填“入射光线”、“反射光线”或“法线”);
(2)实验过程中,小科观察不到激光的传播路径。请你提供一种能将光路显示出来的措施: ;
(3)光路显示出来后,小科从半圆形滑轨的侧面某一位置观察。发现所有光束刚好重合,经多次改变红色激光的入射角度均能出现这种现象。由此可以得出的结论是: 。
【答案】(1)法线 (2)见解析 (3)反射光线、入射光线和法线在同一平面内
【知识点】光的反射定律
【详解】(1)法线与平面镜是垂直的,且在入射光线和反射光线之间,因此激光笔B发出的光垂直射向平面镜上的O点,可以显示法线的位置。
(2)先用加湿器使某透明容器内充满雾气,将实验装置放到这个充满雾气的透明容器内,这样能显示出光的传播路径。
(3)当我们观察到入射红光、入射绿光和反射红光看起来重合时(即只能观察到一条光线时),可根据光的传播路径来判断反射光线,入射光线和法线在同一平面内。
例2-2.甲图是“探究平面镜成像特点”和乙图是用蜡烛和烧瓶来“探究凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)实验甲中,使用玻璃板代替平面镜的好处是 ,在确定蜡烛B和蜡烛A的像是否完全重合时,人眼的观察位置应该是( )(填字母)。
A.从玻璃板后观察蜡烛
B.在玻璃板前蜡烛A这一侧
C.A与B都需要
(2)实验乙调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置,在墙壁上得到清晰的 实像(填像的性质)。
(3)实验中,不改变蜡烛的位置,把甲中M玻璃板和乙中烧瓶分别都竖直向上移,则甲和乙所成的像的位置如何变化?答: 。
【答案】(1) 便于确定像的位置 B (2)放大
(3)甲成像位置不变,乙成像位置向上移
【知识点】探究凸透镜成像的特点、平面镜成像特点、原理和现象
【详解】(1)[1]平面镜不能透光,只能反射光,不能确定出像的位置,玻璃板不但反射光成像,还能透过关系,既能看到蜡烛A的像,也能看到蜡烛B,便于确定像的位置。
[2]因为平面镜所成的像是虚像,在玻璃板前蜡烛A这一侧不同的位置观察才能看到蜡烛的像,故B符合题意,AC不符合题意。故选B。
(2)由图乙图知道,u<v,根据凸透镜成实像的规律知道,此时光屏上成倒立、放大、实像。
(3)像与物关于镜面对称,若实验中竖直向上移动玻璃板,则像的位置不改变;根据过光心的位置光的传播方向不变知道,凸透镜竖直向上移光屏上的像会上移。
例2-3.如图所示,这是小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验装置。
(1)小明先调整蜡烛、光屏和凸透镜的中心在同一高度。
(2)固定凸透镜的位置,将蜡烛放在距离凸透镜较远处,移动光屏直至出现最清晰的像,记录物距、像距、像的性质。
(3)改变物距,重复上述操作,多次实验,将实验数据记录在表中。
实验次数 物距/cm 像距/cm 像的性质
正立或倒立 放大或缩小 虚像或实像
1 18.0 6.9 倒立 缩小 实像
2 10.0 10.0 倒立 等大 实像
3 7.0 17.7 倒立 放大 实像
4 4.0 / 正立 放大 虚像
分析数据可知:实验中使用的凸透镜焦距为 cm。
(4)当光屏上成清晰的像时,小明保持凸透镜在光具座上的位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换,此时光屏上也能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中,光路是 的。
(5)实验中,小明将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光屏适当靠近凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小明佩戴的是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
【答案】 5.0 可逆 远视
【知识点】凸透镜成像的规律、探究凸透镜成像的特点
【详解】(3)[1]当u=v=2f时,成倒立等大的实像,由表格可知u=v=2f=10.0cm
可得焦距f=5.0cm
(4)[2]仅将蜡烛和光屏的位置互换,此时光屏上也能观察到烛焰清晰的像。说明在光的折射现象中,光路是可逆的。
(5)[3]只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像,说明物距不变,像距变小了,也就是眼镜对光线有会聚作用,因此这只眼镜是凸透镜,也叫远视眼镜。
例2-4.小科在项目化“制作凸透镜”的实践中,更加深刻地理解了凸透镜的相关知识。
(1)制作凸透镜:用剪刀在塑料矿泉水瓶的凸起部位剪取一样大小的两块塑料片,凸起部位朝外,中间装满水,用热熔胶封闭连接处。然后测焦距,方法为 ;
(2)评估检测:“制作凸透镜”的评价量规表如下所示,其中“?”可填: ;
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
结构完整与美观效果 不漏水,有手柄且美观 不漏水,无手柄,美观 ?
(3)小文测出此凸透镜的焦距为,在研究凸透镜成像的规律时,有一组实验是将蜡烛、水凸透镜和光屏固定在如图甲所示的位置,此时成像特点: ;
(4)将蜡烛换成“F”形的LED。灯x光屏贴上方格纸,如图乙所示,请写出改进后的一个优点: 。
【答案】(1)见解析
(2)漏水、无手柄、不美观
(3)倒立缩小的实像
(4)判断物像的方向
【知识点】凸透镜成像的规律、探究凸透镜成像的特点
【详解】(1)一般测量凸透镜焦距的方法是:将凸透镜正对太阳光,用白纸在另一侧接收光线。调整透镜与纸的距离,使纸上的光斑最小、最亮。用刻度尺测量光斑到凸透镜中心的距离,即为焦距。
(2)作品等级分三个等级,最差的等级应该是三个指标都未完成,即漏水、无手柄、不美观。
(3)由图知物距在二倍焦距之外,类似于照相机,因此为倒立缩小的实像。
(4)用“F”形的LED灯可以非常清楚地判断物像的方向。
例3-1.两千多年前,亚里士多德认为:力是维持物体运动的原因。下面我们就通过实验和科学家的研究历程来判断这个观点是否正确;
(1)使小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在毛巾表面上移动的距离。再分别换用棉布和木板表面进行两次实验,实验现象如图所示;
①每次都使小车从斜面顶端由静止滑下,目的是使小车每次到达水平面时 相同;
②根据实验现象可以得出:小车受到的阻力越小,运动的距离 ;
(2)十六世纪末,伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去;因此,物体运动 (选填“需要”或“不需要”)力来维持。如图是伽利略的实验和推理示意图,属于推理的是 (选填“甲”或“乙);
(3)后来,笛卡尔进一步完善了伽利略的观点:如果运动的物体不受力的作用,它将以同一速度沿直线运动。十七世纪初,牛顿在他们研究的基础上,提出了“牛顿第一定律”,相对于“牛顿第一定律”,笛卡尔的观点有什么不足? ;
(4)上述实验及科学家研究成果给予我们的启示是 。(将正确说法前的字母填在横线上)
A.科学定律都可以通过实验直接得出
B.科学推理是科学研究的方法之一
C.大多数人认同的观点就是正确的观点
D.普通人观点可以质疑,科学家观点不可以质疑
【答案】 速度 越远或越大 不需要 甲 没有说明静止的物体不受力时,处于哪种状态 B
【知识点】阻力对物体运动影响的探究实验、牛顿第一定律
【详解】(1)[1]每次小车从斜面顶端由静止滑下,小车不变、斜面的状况不变,小车每次到达水平面时速度相同。[2]由三次实验可以看出,小车受到的阻力越小,小车在水平面上运动的距离长,速度减小的越慢。
(2)[3]伽利略已通过类似实验和推理得出结论:如果运动的物体没有阻力的影响,它将在水平面上一直运动下去;说明物体的运动不需要力来维持。
[4]属于推理的是甲图,让小球从斜面的左端自由滚下,如果小球不受阻力,每次它都能滚上与起始时同样的高度,如果斜面变成水平面,小球将在水平面上一直运动下去。
(3)[5]笛卡尔的观点只总结出了运动的物体不受力时怎样运动,没有说明静止的物体不受力时,处于哪种状态;牛顿第一定律指出,一切物体在不受力的作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。
(4)[6]A.科学定律不一定都可以通过实验直接得出,牛顿第一定律不能用实验来验证,故A不符合题意;B.科学推理是科学研究的方法之一,牛顿第一定律就是在大量实验的基础上推理得出的,故B符合题意;C.大多数人认同的观点不一定就是正确的观点,真理有时掌握在少数人手里,故C不符合题意;D.普通人观点可以质疑,科学家观点也可以质疑,质疑求证才能促进事物的发展,故D不符合题意。故选B。
例3-2.为探究“阻力对物体运动的影响”,某科学实验小组做了如图甲所示实验。
(1)实验时,小车每次从斜面 (选填“同一”或“不同”)高度由静止滑下,从而保证小车滑行至水平面时的 相同;
(2)小车在铺有毛巾的木板、铺有棉布的木板和木板上分别进行规范的实验操作,用DIS传感器采集得到小车在3次实验中的图像(如图乙所示),其中在木板上滑行的是图像 (填序号);
(3)若小车受到的水平阻力减小为0,试根据上述实验现象,推理并在图丙中画出小车在水平面上运动的图像。
【答案】(1) 同一 速度 (2)③
(3)
【知识点】阻力对物体运动影响的探究实验
【详解】(1)[1][2]实验中运用控制变量法,使小车在同一斜面的同一高度自由下滑,则小车到达斜面底端即水平面的初始端的速度相同。
(2)由于木板上最光滑,小车在水平面受到的阻力最小,速度减小的最慢,运动的距离越远,因此图像③是在木板上运动的图像。
(3)若小车受到的水平阻力减小为0,小车不受阻力,将一直做匀速直线运动,即速度随时间不发生改变,是平行于时间轴的直线,如图所示:
例4.小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。
(1)实验前,小明将杠杆置于支架上静止如图甲所示,此时应向 移动平衡螺母至杠杆水平;
(2)如图乙所示,A位置挂2个钩码,为使杠杆再次平衡,应该在B位置挂上 个同样的钩码;
(3)如图丙所示,为改变力的方向,小红在杠杆右侧用弹簧测力计向下拉,当测力计由竖直方向逐渐向左偏转,杠杆始终保持水平平衡,测力计的示数将 (“变大”“变小”或“不变”);
(4)小明和小红交流:
①如图丁,用木棒作为秤杆,用细线系一个20g的钩码作为秤砣,把空小盆挂在A点作为秤盘,在B点挂粗绳作为提纽,则 点相当于支点;移动细线的位置,直到杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应刻度值为 g。
②在秤盘中逐一添加50g的砝码,移动细线的位置,当杆秤水平平衡时,记录细线的位置、标记相应的质量,再测出细线距离B点的长度(如表),根据表中数据,应将250g的刻度值标记在距离B点 cm处。
托盘中砝码总质量/g 50 100 150 200
距离B点的长度/cm 6 11 16 21
③为了增大杆秤的最大测量值,你的方法是: (写一种即可)。
【答案】(1)左端 (2)4 (3)变大
(4) B 0 26 见解析
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【详解】(1)由图甲可知,杠杆左端上翘,要使杠杆在水平位置处于平衡状态,平衡螺母向上翘的左端移动。
(2)假设一个钩码重G,杠杆一个大格为L,根据杠杆的平衡条件得到2G×4L=nG×2L
解得n=4。
(3)由图丙可知,弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动过程中,动力臂变短,而杠杆在水平位置始终保持平衡,由于阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,测力计示数将变大。
(4)①[1][2]秤杆相当于一个杠杆,秤砣和秤盘对秤杆的力会使秤杆绕B点转动,即B点相当于支点;秤盘中未放物体时,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应的质量刻度值为0g。
②[3]由杠杆平衡条件可得m物gL物=m砣gL砣
即m物L物=m砣L砣
在L物和m砣一定时,秤砣移动的距离与物体的质量成正比。由图表中数据可知,物体质量每增加50g,秤砣距离B的距离就增加5cm,故250g的刻度值应标记在距离B点26cm处。
③[4]若要增大测量范围,即可称量的物重G增大,在左边力臂不变的情况下,左边力与力臂的乘积的值增大;由杠杆的平衡条件知:右边力与力臂的乘积应相应的增大,那么方法有:①秤砣的质量不变,加大右边力臂的长度,那么可将B点向左移动一些;
②右边力臂不变,增加秤砣的质量;
③秤砣的质量和力臂的长度同时增大。
例5-1.某兴趣小组在测量额定电压为的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们提出猜想:
猜想①:灯丝两端的电压增大导致电阻增大。
猜想②:灯丝的温度升高导致电阻增大。
为研究猜想①,同学们进行了如下研究。
【实验器材】干电池2节,额定电压为的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
次数 1 2 3 4 5
电压/V
电流/A
电阻/Ω
【实验方案】
①按图1连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中;
②闭合开关,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
(1)某次闭合开关后,电流表指针位置如图2所示,其示数为___________________安。
(2)实验中将灯丝浸入水中的目的是__________________。
(3)若观察到_________________现象,则假设①被否定。
(4)实验结果表明灯丝电阻变化与施加电压无直接因果关系后,某同学直接得出“灯丝电阻增大是由温度增大引起”的结论。请评价他结论得出过程是否合理,并说明理由。_______________。
【答案】(1)0.3
(2)防止电阳大小随温度变化而改变
(3)其他条件一定时,灯丝两端电压增大,电阻不变
(4)不合理,因小灯泡的功率越大,温度越高,此时应再利用表格中数据分别求出小灯泡的实际功率,进而分析得出灯丝电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A。
(2)实验时将灯丝浸入纯净冷水中的目的是:防止电阻大小随温度变化而改变。(3)将灯丝插入瓶口浸入水中,使灯丝的温度保持不变,若实验中得到的结果是:所测的灯丝电阻阻值基本相等,则假设①被否定。(4)小灯泡的功率越大,温度越高,此时应再利用表格中数据分别求出小灯泡的实际功率,进而分析得出灯丝电阻随温度的升高而增大,故直接得出“灯丝电阻增大是由温度增大引起”的结论不合理。
例5-2.为了测量未知电阻R的电阻值,小科设计了如图甲所示的实验电路。
实验次数 1 2 3
U/V 1.5 2.0 2.5
I/A 0.14 0.19 0.23
R/Ω 10.7 10.5 10.9
(1)请用笔画线代替导线,将图中未完成的电路补充完整。 ;
(2)正确连接电路,闭合开关,发现电流表和电压表都有较大的示数,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片,它们的示数都不变。造成这一现象的原因可能是 ;
(3)排除故障后进行实验,上表是小科记录的实验数据,则电阻R的阻值是 Ω;
(4)小舟利用相同的器材测量电阻R的阻值,根据实验数据绘出的U-I图像如图乙所示。则符合小舟设计的电路图是______。
A. B. C.
【答案】(1)
(2)滑动变阻器短路
(3)10.7
(4)B
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,滑动变阻器遵循“一上一下”的连接原则,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电路中的电流,补充的电路如下图所示:
(2)串联电路中,闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片,它们的示数都不变,则可能是变阻器短路,相当于导线,因此电流表和电压表都有较大的示数。
(3)据表格数据可得电阻R的阻值为
(4)据图可知,当电流变大时,变阻器接入电路中的阻值变小,由可知,定值电阻两端电压会变大,电源电压不变,则变阻器两端电压变小,因此图中为变阻器两端电压和电流的变化图像,说明电压表测变阻器两端电压,故B符合题意。
例5-3.用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中为待测电阻,R为电阻箱,S为单刀双掷开关,为定值电阻,某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图,连接实物图,将电阻箱的阻值调至最大;
(1)上述步骤的合理顺序是 (只需填写序号);
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,若已知的阻值为10Ω,则待测电阻的阻值为 Ω;
(3)本实验所采用的科学思想方法可称为 。
【答案】(1)DCAB (2)47 (3)等效替代法
【知识点】伏安法测电阻的探究实验
【详解】(1)实验中利用电阻箱来测量未知电阻的阻值,因此应先根据电路图,连接实物图,将电阻箱的阻值调至最大,将开关S接a点,读出电流表的示数为I;接下来把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,将此时电阻箱上的阻值读出,即为未知电阻的阻值,因此合理顺序是DCAB。
(2)乙图中电阻箱的阻值为
则待测电阻的阻值为47Ω。
(3)实验中利用电阻箱来代替未知电阻,因此运动了等效替代法。
例6-1.某兴趣小组在测量额定电压为的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们提出猜想:
猜想①:灯丝两端的电压增大导致电阻增大。
猜想②:灯丝的温度升高导致电阻增大。
为研究猜想①,同学们进行了如下研究。
【实验器材】干电池2节,额定电压为的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
次数 1 2 3 4 5
电压/V
电流/A
电阻/Ω
【实验方案】
①按图1连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中;
②闭合开关,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
(1)某次闭合开关后,电流表指针位置如图2所示,其示数为 安。
(2)实验中将灯丝浸入水中的目的是 。
(3)若观察到 现象,则假设①被否定。
(4)实验结果表明灯丝电阻变化与施加电压无直接因果关系后,某同学直接得出“灯丝电阻增大是由温度增大引起”的结论。请评价他结论得出过程是否合理,并说明理由。 。
【答案】(1)0.3
(2)防止电阻大小随温度变化而改变
(3)其他条件一定时,灯丝两端电压增大,电阻不变
(4)不合理,因小灯泡的功率越大,温度越高,此时应再利用表格中数据分别求出小灯泡的实际功率,进而分析得出灯丝电阻随温度的升高而增大
【知识点】测定小灯泡的功率、伏安法测电阻的探究实验、影响电阻大小的因素
【详解】(1)电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.3A。
(2)实验时将灯丝浸入纯净冷水中的目的是:防止电阻大小随温度变化而改变。
(3)将灯丝插入瓶口浸入水中,使灯丝的温度保持不变,若实验中得到的结果是:所测的灯丝电阻阻值基本相等,则假设①被否定。
(4)小灯泡的功率越大,温度越高,此时应再利用表格中数据分别求出小灯泡的实际功率,进而分析得出灯丝电阻随温度的升高而增大,故直接得出“灯丝电阻增大是由温度增大引起”的结论不合理。
例6-2.小科进行了如下电学实验。
(1)正确连接电路后,闭合开关S,小灯泡不亮,电压表和电流表均有示数,可能是小灯泡__________;
A.短路 B.开路 C.实际功率太小
(2)调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电功率为 W;
(3)将以上实验的小灯泡更换成不同阻值的定值电阻,闭合开关并移动滑片,使定值电阻两端电压始终保持不变,记录每次的电流值和电阻值。据此推测,该实验是在研究 的关系;
(4)下表是小科测得的数据,据表中数据判断,小科连接的实验电路是下图中__________;
实验次数 电压U(V) 电流I(A)
1 2.5 008
2 2.0 0.10
3 1.5 0.14
4 1.0 0.18
A. B.
C. D.
【答案】(1)C
(2)0.4
(3)电流与电阻
(4)C
【知识点】测定小灯泡的功率、探究电流与电压、电阻的关系实验、欧姆定律的应用
【详解】(1)正确连接电路后,闭合开关S,电压表和电流表均有示数,电路为通路,小灯泡不亮,可能是小灯泡实际功率太小,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(2)调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2V,电流表示数如图乙所示,分度值为0.02A,示数为0.2A,此时小灯泡的电功率为
(3)将以上实验的小灯泡更换成不同阻值的定值电阻,闭合开关并移动滑片,使定值电阻两端电压始终保持不变,记录每次的电流值和电阻值。据此推测,该实验是在研究电流与电阻的关系。
(4)A和D选项中,电压表测电源电压,示数不变,本实验中,当电路的电流变大时,根据U=IR知道,电阻的电压变大,由串联电路电压的规律知道,变阻器的电压变小,据表中数据判断电压表并联在变阻器两端了,小科连接的实验电路是如图中C。
例6-3.小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为定值)、待测小灯泡(标有“0.25A”字样)、电流表、电压表(只有0-3伏档完好)、滑动变阻器(标有“20Ω;1A”字样)、开关及导线若干。小灯的额定功率估计为0.9瓦左右,该同学正确连接电路,实验步骤正确。完成下列问题。
(1)实验刚闭合开关时,电压表、电流表的示数分别为2伏和0.2安,由此可求出电源电压 V;
(2)在实验过程中,灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路,小明通过观察 (填“电压表”或“电流表”),初步判断出灯泡断路;
(3)更换相同规格的灯泡后,小明继续实验:他边思考边实验,同时对电路进行调整,直至小灯正常发光。此时观察到电流表示数为时,电压表示数如图所示,请根据相关信息,求出小灯的额定电功率为 W;
(4)小明将滑片P从阻值最大处移到阻值最小处(灯泡未烧坏),测定并依据实验数据,画出灯泡的I-U图像(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形面积表示的科学含义是 。
【答案】(1)6
(2)电压表
(3)0.625
(4)滑动变阻器的功率
【知识点】测定小灯泡的功率
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,实验刚闭合开关时,变阻器接入电路中的阻值最大,灯泡两端电压为2V,此时电路中的电流为0.2A,变阻器两端电压为
电源电压
(2)无论灯泡断路还是变阻器断路,电流表均无示数,当灯泡断路时,电压表串联接入电路,测电源电压,电压表有示数;当滑动变阻器断路,电路无通路,电压表的示数为0,因此可以通过电压表判断故障原因。
(3)电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,图中电压表的读数为2.5V,小灯的额定电功率为
(4)图中横坐标表示电压,阴影部分宽即电压为,纵坐标表示电流,阴影部分长即电流为I,图中阴影部分面积等于通过滑动变阻器的电流与其两端电压的乘积,由知,故矩形面积表示的物理含义是滑动变阻器的功率。
例6-4.小华和小红两位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中所用器材规格均相同,小灯标有“”字样,电源电压为6伏且保持不变,他们各自按电路图连接电路。
(1)小华同学实验步骤正确,闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表示数为,接下来他移动滑动变阻器的滑片,观察到小灯始终不亮,电流表示数会变化、但电压表示数始终为零。若电路中只有一处故障且只发生在小灯L或滑动变阻器R上,电路故障是 。
(2)小华实验时,其部分实验数据和现象记录如下表.
实验次数 电压表示数 电流表示数 灯泡亮度
1 1 0.1 较暗
2 3.8 正常发光
3 4 0.36 强烈发光
由于小华粗心大意,没有记录灯泡正常发光时电流表的示数,于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻:,再计算出灯泡两端电压为时的功率:。请你帮他判断,小灯泡的额定功率应 。(选填“大于”“等于”、“小于”)
(3)小红按电路图正确接线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,灯泡正常发光时,电压表指针偏转角度较小,且指针未对准刻度线,会产生较大误差,经思考小红将电路略做改动依然完成了实验,他的改动是: 。然后闭合开关,移动变阻器的滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,若此时滑动变阻器的阻值为,可得出小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)小灯泡短路
(2)小于
(3) 电压表并联在滑动变阻器两端 2.2 0.836
【知识点】测定小灯泡的功率、电功率计算式的应用
【详解】(1)小灯泡不发光说明灯泡短路或灯泡断路或滑动变阻器断路,电流表的示数为0.3A,说明灯泡不可能断路、滑动变阻器不可能断路,故电路中存在的故障可能是小灯泡短路。
(2)灯泡电阻受温度影响,随温度升高而增大,灯泡正常发光时的温度比测第一组数据时的温度高,电阻阻值大于10Ω,由可知灯泡的额定功率应小于1.444W。
(3)[1][2]灯泡的额定电压为3.8V,电压表并联在灯泡的两端,电压表选择0~15V,但偏转角度太小、且指针未对准刻度线,误差较大;当灯泡正常发光时,灯泡和滑动变阻器串联在电路中,电源电压为6V,要使灯泡电压为3.8V,滑动变阻器两端电压U滑=6V-3.8V=2.2V
故电压表选0~3V的量程,然后与滑动变阻器并联。
[3]小灯泡正常发光,此时滑动变阻器的阻值R滑=10Ω
电路中的电流
小灯泡的额定功率
例6-5.在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)连接电路时开关应 ,电流表的量程应选 A;
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整 ;
(3)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于 (填“A”或“B”)端;
(4)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为 V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向 (填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V;
(5)小向同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的,图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W。小灯泡正常工作时的电阻等于 Ω;
(6)小勇同学在实验中连接好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是 (写出一种即可)
【答案】(1) 断开 0~0.6
(2)
(3)A
(4) 2.3 B
(5) 0.5 12.5
(6)灯泡断路
【知识点】测定小灯泡的功率、电路的动态分析
【详解】(1)[1]为防止电路连接过程中出现错误而损坏电路元件,连接电路时开关应断开。
[2]小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。则灯泡正常发光时的电流约为,故应选择0~0.6A量程。
(2)根据实验要求,电流表应串联在电路中测量电流,量程应选择0~0.6A,连接如图所示
(3)为防止电流过大而损坏电路,闭合开关前滑动变阻器应接入最大阻值,则滑动变阻器的滑片应置于A端。
(4)[1][2]如图所示,电压表接入的量程为0~3V,分度值为0.1V,读数为2.3V,小于灯泡的额定电压,根据串联电路分压的规律,要使灯泡两端电压增加到2.5V,应将滑动变阻器的滑片P向B端移动,使电压表的示数为2.5V。
(5)[1][2]根据图像可知,当灯泡正常发光时两端电压为2.5V,电流为0.2A,则灯泡的额定功率为
小灯泡正常工作时的电阻为
(6)闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电流表无示数,表明电路中可能存在断路,电压表有示数,表明电压表到电源两极为通路,故断路可能发生在灯泡处,即可能为灯泡断路。
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