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专题三 实验与科学探究题
探究类实验
实验1 探究水在沸腾前后温度变化的特点
1. (2025·苏州)小华利用实验室的自来水,探究水在沸腾前后温度变化 的特点,实验装置如图甲。
甲 乙 丙
(1)图甲中温度计的示数为 ℃;
88
甲 乙 丙
(2)水温升高到90 ℃开始计时,6分钟后水沸腾,图乙是根据实验数据绘 制的温度随时间变化的图像。由图像可知:水在沸腾前,温度升高;沸腾 时,温度 ;
不变
(3)小华还想探究沸腾的水能否将试管中的水加热至沸腾,她取了同样 的自来水倒入试管,利用图丙所示的装置进行实验,水温升高到85 ℃开始 计时,得到温度和时间的数据如表。请你根据数据分析:试管中水的最终 温度 (选填“高于”“等于”或“低于”)沸点,试管中的 水 沸腾。
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7
温度/℃ 85 89 92 95 97 98 98 98
低于
不会
甲 乙 丙
实验2 比较不同物质吸收热量的情况
2. (2024·黑龙江齐齐哈尔)小姜利用如图甲所示的装置“比较不同物质 吸热的情况”。
甲
乙 丙
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个以及 (填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。
秒表
加热时
间
质量
升高的温
度
甲
乙 丙
(4)如图乙所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中 (选填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示 数如图丙所示为 ℃。
B
66
甲
乙 丙
(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论: (选填 “水”或“煤油”)的吸热能力更强。
加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10
水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70
煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90
水
实验3 探究平面镜成像的特点
3. (新考向创新实验)(2024·江西)某同学的爷爷跟着电视节目学习太 极拳时,因教练面向观众授课,爷爷总是把左右动作做反。在该同学的建 议下,爷爷向后转身,面对墙上镜中的电视画面学习,有效地矫正了动 作。为了帮助爷爷明白其中的道理,他利用如图甲所示的装置分享“探究 平面镜成像特点”的实验过程。
甲
乙
【证据】
(1)将方格纸平铺在水平桌面上,用镀膜玻璃板作为平面镜 放 置在方格纸上。
(2)将一枚棋子作为物放在镜前两格处,取另一枚棋子在镜后移动, 直到它与物的像完全重合,从而确定像的位置,记录此时像与物到镜 面的格数。
(3)改变物到镜面的格数,进行多次实验;根据像与物到镜面的格数关 系,判断像与物到镜面的 关系。
垂直
距离
(4)请你在下列空白处设计记录上述实验数据的表格(表一)。
表一
实验
次数 平面镜前棋子到镜面的格数/格 平面镜后棋子到镜面的格数/格
1
2
3
(5)如图乙所示为两枚叠放的棋子,将其放在镜前,取
数量适当的棋子叠放在镜后并移动位置,直到与镜前棋子
的像完全重合,记录此时镜前与镜后棋子的数量。
(6)改变叠放的棋子数量,进行多次实验,记录结果如表二:
表二
实验次数 平面镜前棋子的数量/枚 平面镜后棋子的数量/枚
1 2 2
2 3 3
3 4 4
乙
相
等
垂直
右
实验4 探究凸透镜成像的规律
4. (2025·山东)雨过初晴,小丽发现透过附在叶片上的水珠,能看到正 立放大的“叶片脉络”;而透过在叶片上的水珠能看到远处倒立缩小的 “花朵”。针对这一现象,她和同学们一起探究凸透镜成像的正倒、大小 与物距的关系。
甲 乙
(1)小丽将F形光源(如图甲)、凸透镜和带有刻度的光屏按图乙所示安 装在水平光具座上,接下来她应将三者的中心调整到 。
同一高度
(2)调整好后,小丽多次改变物距和光屏的位置进行实验,收集的数据 和观察的现象如表1所示。小丽分析归纳后,得到初步结论:随着物距不 断减小,物体所成实像逐渐 (选填“变大”或“变小”),且像 都是 (选填“正立”或“倒立”)的。
变大
倒立
表1
序号 物高h/cm 物距u/cm 像高h/cm 像的正倒 像的虚实
1 4.0 30.0 2.0 倒立 实像
2 26.0 2.5 倒立 实像
3 23.0 3.0 倒立 实像
4 15.0 8.0 倒立 实像
5 13.0 13.5 倒立 实像
6 7.0 找不到像
(3)实验过程中,小丽发现在光屏上始终没有观察到正立放大的像。回 想透过水珠观察叶脉的情景,她采用图丙、丁、戊中 的方式可以观 察到正立、放大的“像”。
丙 丁 戊
丁
表2
序号 物高h/cm 物距u/cm 像高h/cm 像的正倒 像的虚实
1 4.0 25.0 1.0 倒立 实像
2 18.0 1.3 倒立 实像
3 15.0 2.0 倒立 实像
4 10.0 4.0 倒立 实像
5 8.0 6.5 倒立 实像
6 4.0 找不到像
(4)组间交流时,小丽发现小红的实验记录(如表2所示)中有与物体等 大的像,而自己却没有观察到这一现象。为了尽快在自己实验中找到等大 的像,她应调整物距在 cm和 cm之间反复多次实验。
23.0
15.0
从表一、二的数据可知,物高相同,物距是15 cm
时,表一中的像更大一些
实验5 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
5. (2025·绥化)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小轩设计了如下实验。(实验所用铁块的长、宽、高不同,每个面的粗糙程度都相同;两小车材料不同)
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4 s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图像;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
甲 乙 丙
实验次数 铁块所受重力/N 弹簧测力计示数/N 拉力传感器示数/N
1 5 0 1.5
2 5 1.0 1.2
3 5 2.0 0.9
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为 N。
2
接触面的粗糙程度
在接触面的粗糙程度相同时,
压力越小,滑动摩擦力越小
(5)小轩认为:该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示 数偏大。他的说法 (选填“合理”或“不合理”),请说明理 由: 。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作 应是 。
在其他条件相同时,换用面积不同的侧面进行实验
不合理
平板小车与水平面之间的摩擦力不影响铁块与平板小车间的摩擦
力
实验6 探究液体压强与哪些因素有关
6. (新考法设计实验)(2024·深圳)学习“液体压强”时,老师展示了 如图甲所示的实验,辉辉同学观察实验后,得出结论:深度越大,水的压 强越大,水喷出的最远距离就越大。下课后,辉辉将自己的结论告诉老 师,老师表扬了辉辉爱思考的好习惯,然后和辉辉一起到了实验室,另找 一个矿泉水瓶,在侧边扎了两个小圆孔C和D(圆孔A、B、C、D的直径相 同),并进行了以下实验:
观察得sC小于sD。
甲 乙
(1)现已知hC<hD,则pC pD。
<
(2)其他条件不变,将木板向右移,最远的水流依然落在木板上,请用 虚线在图中画出木板上表面平移后的位置。
(3)sC'和sD'分别为现在的最远距离,则现在sC' sD'。
>
结论是不正
确的,此实验有两个变量,孔的高度和离自由液面的深度同时发生改变,
即压强和重力势能同时发生改变,没有控制水落下的高度相同,无法探究
深度与压强的关系。
实验7 探究浮力的大小与哪些因素有关
7. (2025·大兴安岭)小明在得出浸在液体中的物体受到的浮力大小跟物 体本身因素无关的结论后,进一步探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
甲 乙 丙
表一
实验次序 液体种类 物体下表面浸入水中的深度/cm 弹簧测力计的示数/N
1 水 0 2.7
2 2 2.2
3 4 1.7
4 6 1.7
… … …
甲 乙 丙
(1)如图甲所示,小明将装有适量水的烧杯放在盘中,用手把空的饮料 罐沿竖直方向逐渐按入水中。此过程中,手感受到饮料罐受到的浮力逐渐 增大。小明通过分析现象提出猜想,浮力大小可能跟物体浸入液体的深度 或物体浸在液体中的 有关。通过其他生活经验,小明还猜想浮力 的大小可能跟液体密度有关。
体积
(2)小明用图乙的实验装置进行实验。将盛有适量水的容器放置在桌面上,正确使用弹簧测力计,将一个长方体铝块(高为4 cm)用细线悬挂在弹簧测力计下。使铝块沿竖直方向逐渐下降,缓慢浸入水中。实验过程中,保持弹簧测力计的轴线与铝块的竖直轴线在同一直线上。获取触底前的多组实验数据并记录在表一中。
乙
表一
实验次序 液体种类 物体下表面浸入水中的深度/cm 弹簧测力计的示数/N
1 水 0 2.7
2 2 2.2
3 4 1.7
4 6 1.7
… … …
①分析实验数据可知,铝块受到的重力是 N,第2组实验中铝块受 到的浮力是 N。
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浮力大小跟物体浸入液体的深 度 (选填“有关”或“无关”)。
2.7
0.5
无关
液体密度一定时,浮
力的大小与物体浸在液体中的体积成正比
(3)小明根据实验的初步结论,设计了用图丙所示装置测量某液体密度的方案:
①将3个空的相同厚底薄壁圆柱形玻璃容器(高为15 cm)
放入足够深的水槽中,待稳定后,容器A、B、C都保持
竖直静止,测得容器A、B、C浸入水中的深度均为6 cm。
②向容器B、C中分别缓慢装入 (选填“质量”或“体积”) 相等的某液体和水。待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,且未 触底。测量容器B、C浸入水中的深度,将容器A、B、C浸入水中的深 度记录在表二中。
体积
丙
③分析表二中的数据,通过计算可知,液体的密度ρ液 = kg/m3。
表二
容器 A B C
容器浸入水中的深度/cm 6 12 11
1.2×103
实验8 探究杠杆的平衡条件
8. (2025·陕西)小明在探究杠杆的平衡条件时,用到了铁架台、带有均 匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码重0.5 N) 等实验器材。
甲 乙 丙
(1)实验操作中,为了便于测量,常把杠杆调至水平位置平衡。若调节 时发现杠杆的右端下落,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或 “右”)调节。
左
(2)如图甲,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,改变钩码所挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,多次实验并记录数据,如表所示。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 15 1.5 10
2 1.5 10 1.5 10
3 2.0 5 0.5 20
…
分析实验数据可以得出,杠杆的平衡条件是 。
F1l1=F2l2
甲
(4)如图丙,园林工人操作车载起重机拉起一棵大树,绳端作用在 (选填“A”或“B”)处更省力。
便于改变动力臂、阻力
臂和力的方向
A
甲 乙 丙
实验9 探究电流与电压、电阻的关系
9. (2025·河北)在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明设计了图 甲所示的实验电路。电源电压为6 V不变,R为定值电阻,AD间粗细均匀的 电阻丝和夹子(M和N)一起组成变阻器,A、B、C、D、E、F为电阻丝上 的六个点,E、F两点未标出。
甲 乙
(1)根据实验要求,请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路补充完整。
(2)闭合开关前,将变阻器的全部电阻接入电路是为了 。
(3)闭合开关,电流表无示数,电压表示数为6 V,电路的故障(仅有一 处)是 。
保护电路
定值电阻R断路
(4)排除故障后,闭合开关,保持夹子N位置不动,夹子M依次接在变阻 器的A、B、E、C、F、D六个点,每次电表均选用合适的量程,进行实 验,收集数据并记录在表格中。
接线位置 A B E C F D
电压U/V 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0
电流I/A 0.3 ① 0.5 0.6 0.8 1.2
表格中①处的数据如图乙所示,为 A。
0.4
电流与电
压成正比
(6)在电阻丝C点放一小蜡块,闭合开关,发现小蜡块逐渐熔化,为使小 蜡块熔化得更快,一定可行的方法是: (写出一条即 可)。
【拓展】在上面的实验电路中,电流表接0~0.6 A测量范围,把另一电压 表V1接在A点和图中电压表标有“15”的接线柱两点上。夹子M接在A点不 动,夹子N可在电阻丝上连续改变位置,在保证电路安全的情况下,夹子N 在任意位置时,用电阻R0替换R,使电压表V1和图中的电压表示数之比总 是2∶3。则满足上述条件的R0的取值范围是 Ω。
增大电源电压
6~22.5
10. (2025·山东)某小组在“探究电压一定时,电流与电阻的关系”实验 中,设计的电路图如图甲所示。
甲 乙 丙
(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线将图乙中的电路补充完整。
乙
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表、电压表均无示数,将另 一电压表的两端依次连接图乙中的M与N、N与O、O与P,分别显示0 V、0 V、3.0 V,由此判断电路故障为 。
导线PM断路
(3)排除以上故障后,接入4 Ω的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻 器,使电压表的示数为2.0 V,此时电流表的示数如图丙所示, 为 A。
(4)断开开关,用5 Ω的定值电阻替换4 Ω的定值电阻后,闭合开关,接 下来的操作是: ,并 记录电流表的示数。
0.52
向左移动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0 V
丙
(5)更换不同定值电阻进行实验,得到如下数据:
R/Ω 4 5 8 10 20
0.25 0.2 0.125 0.1 0.05
I/A 0.40 0.25 0.21 0.11
(6)根据图像得出结论:实验误差允许范围内,在电压一定的情况下, 通过导体的电流与 成正比,即电流与 成反比。
电阻
测量类实验
实验1 测量固体的密度
1. (2025·广西)小桂和小明利用所学知识测量芒果的密度。
(1)把托盘天平放到水平台上,将游码移至标尺左端的 刻度线 处,调节平衡螺母使横梁平衡。
(2)将杧果放在天平的 (选填“左”或“右”)盘,在另一盘增减砝码并调节游码,当天平平衡时,盘内砝码及游码的位置如图甲所示,则杧果的质量为 g。
零
甲
左
204
(3)用如图乙所示量杯来测量杧果的体积,该量杯的最大测量值 为 mL,将杧果放入量杯中,往量杯中倒入适量 (选填 “已知”或“未知”)体积的液体,得到杧果的体积为200 cm3。
500
已知
乙
(4)小桂通过计算得到杧果的密度为 g/cm3。
(5)若小明使用其他方法测量得出该杧果的质量和体积均比小桂测出的 大,小明得到的密度一定比小桂得到的密度大吗?
1.02
偏大
实验2 测量液体的密度
2. (2025·江西)【实验名称】测量液体的密度
某同学在放学途中看到一群小朋友吹泡泡,回家后配制了一些泡泡水,测 量了该液体的密度。
【实验器材】天平(带砝码)、量筒、烧杯、泡泡水等
【实验步骤】
(1)将天平放在水平台面上,游码移至标尺左端 刻度线处,调节 平衡螺母,使指针对准分度盘的中央,并且读出图中标尺的分度值 为 g;
(2)测出烧杯和泡泡水的总质量m1(如图甲所示),再将烧杯中部分泡 泡水倒入量筒中测出体积V;
零
0.2
甲
(3)按照如图乙所示测出需要测量的物理量m2;
(4)计算量筒中泡泡水的质量m为 g;
82.0
乙
(5)把测得的数据填入表中,并计算泡泡水的密度ρ。
【实验数据】请你将表中①、②和③的内容补充完整填写到横线上: ① 、② 、③ 。
量筒
烧杯和剩余泡泡水
g·cm-3
烧杯和泡泡水的 总质量m1/g ①中泡泡水 的体积 V/cm3 ②的质量
m2/g 量筒中泡泡水的质量m/g 泡泡水的 密度ρ/(③)
【交流】
待气泡消
失后
实验3 测量定值电阻的阻值
3. (2025·扬州)用电压表和电流表测量定值电阻R的阻值。
甲 乙 丙
(1)如图甲,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表 示数始终为零、电流表示数有变化,则故障是 。
(写出一种可能的情况)
电阻R短路
甲
2.4
10
记录电流表示数时要减掉0.04 A,并去掉误差较大的点,尽可能让
更多的点落在直线上
乙
不正确
设没有调零时电流表示数为I0,
并不是巧合
丙
实验4 测量小灯泡的电阻
4. (2025·河南)某小组用图甲中的器材测量小灯泡的电阻,所用电源电 压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V。
甲 乙
图1
(1)请用笔画线表示导线,将图1甲中的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端。闭合开关后,发现小灯泡不发光,电压表有示 数,电流表无示数。已知导线、电表均完好且接触良好,造成这一现象的 原因可能是 。
B
灯泡断路
甲
(3)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,电压 表的示数为2.1 V,电流表的示数如图1乙所示,为 A,此时小 灯泡的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数)。
0.26
8.1
甲 乙
图1
灯泡的电阻随温度的变化而变
化
C
灯泡两端的电压与变阻器两端的电压等于电源电压,保持不变,通过
灯泡与变阻器的电流相等
图2
图3
实验5 测量小灯泡的电功率
5. (核心素养科学思维)(2024·凉山州)在“测量小灯泡的电功率”实 验中,小灯泡额定电压为2.5 V,小灯泡正常发光时的电阻约为9 Ω,按如 图甲所示连接好电路。
甲 乙
丙 丁
(1)连接电路时应断开开关,闭合开关之前滑动变阻器的滑片应移 到 (选填“A”或“B”)端。
A
(2)小明试触时,发现电流表指针偏转如图乙所示,电路连接出现的问 题为电流表 (选填字母)。
A. 测量范围选择过大
B. 测量范围选择过小
C. 正负接线柱接反
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时电压表示数为 2.1 V,为了让灯泡正常发光,滑片应向 (选填“A”或“B”) 端移动。
(4)移动滑片使灯泡正常发光,电流表示数如图丙所示,灯泡的额定功率为 W。
C
B
乙
丙
0.75
(5)小明同学通过计算发现在不同功率下灯泡的电阻不同,主要原因是 灯泡的电阻受 的影响。
(6)在测量小灯泡电功率拓展实验中,电流表坏了,老师给同学们提供 了一个阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器 材,设计了如图丁所示的实验电路图,下面是某同学的实验步骤:
①连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片,使电压 表的示数为U额;
②保持滑片的位置不动,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U;
温度
控制变量法的应用
1. (2025·乌当区模拟)小强一家驾车郊游,车行至如图甲所示的水平弯 道处,坐在副驾驶座位上的小强不由自主靠向右侧的车门,并与车门产生 挤压,而且每次过弯道时他感觉与车门间的压力都不同,车辆转弯时人与 车门间的压力大小与哪些因素有关呢?他做了如下分析和实验:
甲
(1)小强发现当车向左转弯时,自己相对于车向右移动,这是因为他具 有 ,保持原来向前的运动状态,因此与车门挤压,他根据牛顿第 一定律知识,结合自己的乘车体验,提出车辆转弯时人与车门间的压力F 可能与:
猜想一:人的质量m有关;
猜想二:小车过弯时的速度v有关;
猜想三:弯道所属圆的半径r有关。
惯性
甲
(2)为了模拟汽车过弯时的情境,小强在遥控小车内右壁安装压力传感 器,车厢地板上放置一个箱子,小车在平直的路面上行驶时,箱子与压力 传感器接触,但不挤压,如图乙所示。当车辆向左转弯时,箱子挤压传感 器,就可测量此时箱子对侧壁产生的 力。
压
乙
(3)在探究猜想一时,小强控制小车以相同的速度匀速通过图乙所示的 弯道,经过A点时记录压力的大小,多次改变箱子的质量重复进行实验,得到如表1的数据。由此可验证猜想一 (选填“成立”或“不成”)。
表1:
m/kg 0.1 0.2 0.3
F/N 1 2 3
表2:
成立
m=0.1 kg r/m 0.1 0.5
v/(m·s-1) 1 2
F/N 1 0.8
(4)小强利用上述装置探究猜想二时,按上述实验方法,仅增大小车过 弯速度,发现只要比之前速度大,小车就容易发生侧翻,为了完成实验, 他可以进行的调整是 (写出一条即可)。
减小弯道半径
不能
探究弯道半径对压力
的影响时,需要控制小车过弯速度不变,而表2中当半径 r 变化时,速度v
也发生了变化,没有控制变量,所以不能得出结论
2. (2025·碧江区校级模拟)学校在科技节活动中举办了“纸桥大赛”, 小明和同学们惊讶地发现,一张纸虽然轻薄,却可以承受很大的力。于是 他将纸折成棱柱形状,探究棱柱纸张能承受的最大压力和结构的关系。他 猜想棱柱能承受的最大压力可能跟以下两个因素有关:猜想一:可能跟棱 柱棱数多少有关;猜想二:可能跟棱柱高度有关。于是他对猜想一进行了 探究,同学们把普通的A4打印纸剪成大小相等的四个部分(如图甲),分 别做成单层棱数不同的正多棱柱进行以下探究。
甲 乙 丙 丁
(1)如图乙,将纸张沿较长的边折成正三棱柱、正四棱柱、正六棱柱和 正八棱柱。
(2)如图丙,将棱柱放在水平桌面上,把柱形小桶轻轻放在棱柱上,静 止时小桶对棱柱的压力大小 (选填“大于”“等于”或“小 于”)小桶受到的重力大小。
等于
甲 乙 丙 丁
(3)为了使棱柱受力均匀,放置时应将小桶的中轴线与棱柱的中轴线重 合,缓缓向小桶中加水至棱柱变形,用电子秤测量出此时小桶和水的总质 量M。
甲 乙 丙 丁
(5)实验中通过比较 来反映棱柱能承受的最大压 力,发现用相同的纸张折成高度相同的多棱柱,棱数越多,能承受的最大 压力越大。进一步推理分析可知 柱体所能承受的压力最大,如桥墩 基本上都是这样的形状。
实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8
多棱柱的棱数 三 四 六 八 三 四 六 八
小桶和水的总 质量M/g 514 924 1 090 2 174 665 984 1 471 2 715
小桶和水的总质量M
圆
(4)换用不同的棱柱,重复步骤(3),实验数据记录如表中序号1、2、 3、4所示。
不可信
没有
控制棱柱的高相同
使棱柱的高相同,
底面积不同
甲 乙 丙 丁