8.5 开放性问题
1.条件开放型，即问题条件不完备或满足结论的条件不唯一。
2. 策略开放型，即思维策略与解题方法不唯一。
3. 结论开放型，即在给定的条件下，结论不唯一。
4.开放性实验设计：一般是策略性开放，思路不唯一，进而步骤、过程都不统一，有时实验条件都不统一，而是由你自行选定器材，完成指定的设计性实验。
5. 提供场景或模型。
6. 假设-想象类。
7.实验方法开放型。
8.探究问题开放型。
考点一：条件开放型
（2016秋?西城区校级期中）实验桌上有玻璃片2个、酒精滴瓶、玻璃棒、吹风机（有冷热风挡）、酒精灯。小志想利用这些器材探究蒸发快慢与哪些因?素有关，请设计实验完成其中一个因素的探究。 （1）实验目的 （2）实验步骤
（3）现象与结论
。
【解析】（1）实验目的：探究蒸发快慢是否与温度有关（也可写其它因素，相应的实验步骤需修改）； （2）实验步骤：①在两块相同的玻璃片上分别滴一滴质量相同的酒精放在相同的环境中，并保证液体表面积相同；②用酒精灯对一个玻璃片加热，另一个不加热；如图所示，
（3）现象：液体表面积相同，空气流动的速度也相同，一个加热，一个不加热，加热的酒精先蒸发完，则结论：液体蒸发快慢与温度有关，温度越高，蒸发越快。 【答案】（1）探究蒸发快慢是否与温度有关； （2）①在两块相同的玻璃片上分别滴一滴质量相同的酒精放在相同的环境中，并保证液体表面积相同； ②用酒精灯对一个玻璃片加热，另一个不加热； （3）现象：加热的酒精先蒸发完； 结论：液体蒸发快慢与温度有关，温度越高，蒸发越快。
【点评】明确影响蒸发快慢的三个因素，再结合控制量法进行分析，是此题的主要分析依据。
变式跟进1 （2017春?威海期末）如图所示，是家用电热水器的简化电路图，当闭合闸刀开关后，发现电热水器发热管不发热，造成该现象的原因有多种可能，请写出其中的三种：
；（2） ；（3） 。
考点二： 策略开放型
（2017春?西城区期末）实验桌上有如下器材：已调零的弹簧测力计1个、3个分别装有适量的水、盐水（ρ盐=1.1×103kg/m3）和酒精（ρ酒精=0.8×103kg/m3）的烧杯、小石块1个、细线1根。请你利用这些器材设计实验，证明：“浸没在液体中的一个物体，它所受的浮力随液体密度的增大而增大”。要求： （1）写出实验步骤； （2）设计实验数据记录表格。
【解析】为了证明“浸没在液体中的一个物体，它所受的浮力随液体密度的增大而增大”，应控制排开液体的体积不变，只改变液体的密度。根据这一思路设计实验，利用称重法测量小石块在3种液体中受到的浮力。 （1）实验步骤： ①用弹簧测力计测出小石块的重力G，记录在表格中；? ②将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量水的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力F1，记录在表格中； ③将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量盐水的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力F2，记录在表格中； ④将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量酒精的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力F3，记录在表格中； 利用称重法F浮=G-F计算出石块在3种液体中受到的浮力，得出结论。 （2）实验数据记录表格：
小石块的重力G/N
浸没在水中静止时，弹簧测力计的示数F1/N
在水中受到的浮力 F浮1/N
浸没在盐中静止时，弹簧测力计的示数F2/N
在盐水中受到的浮力F浮2/N
浸没在酒精中静止时，弹簧测力计的示数F3/N
在酒精中受到的浮力F浮3/N
结论
?
?
?
?
【答案】见解析
【点评】本题考查了浮力的测量，涉及到实验步骤设计、实验记录数据表格的设计，利用控制变法设计实验，利用称重法求出浮力是本题的关键。
变式跟进2 （2016?珠海一模）物理规律在生产、生活中有着广泛的有益应用，有时也要避免造成危害。请依照表中的示例，再写出表中三个物理规律所对应的有益应用和避免造成的危害。
物理规律
有益应用
避免造成的危害
光的反射
利用平面镜改变光路
减少使用玻璃墙以免造成光污染
电流热效应
物体具有惯性
流体的压强与流速的关系
考点三：结论开放
（2017?枣庄）将一只手的食指浸入水中，你会感受到浮力的作用。你想知道食指所受的浮力大小吗？请从如图所提供的实验器材中选择合理的实验器材，设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案，并完成填空。（已知水的密度为ρ水）
方案一： （1）写出你需要测量的物理量及其符号： ； 。 （2）食指所受浮力大小的表达式为：F浮= 。 方案二： （1）写出你需要测量的物理量及其符号： ； 。 （2）食指所受浮力大小的表达式为：F浮= 。
【解析】方案一： （1）水槽的横截面积太大，为减小误差，应选择溢水杯； 没有小桶，溢出水的重力无法用测力计测量，所以可将溢出的水直接接入量筒中，由密度公式得出质量，根据F浮=G排=m排g得出浮力大小； 用到的器材是溢水杯B、量筒E； （2）实验中测出溢出水的体积V便可；根据阿基米德原理，F=G排=m排g=ρ水Vg； 方案二： （1）需要的实验器材：弹簧测力计A、溢水杯B、小桶C。 （2）实验步骤： ①用细线拴住烧杯，然后用弹簧测力计测出空小桶的重力，记为G0； ②向溢水杯中灌满水，然后将食指插入溢水杯中，用小桶接住从溢水杯中溢出的水； ③用弹簧测力计测出盛有水的小桶的总重G； 浮力的表达式：F浮=G-G0。 【答案】方案一：（1）B、E；（2）ρ水Vg；方案二：（1）A、B、C；G-G0。
【点评】本题主要考查了阿基米德原理的应用，关键要注意减小测量误差。另外此题还考查浮力的测量方法，我们要能够根据实验室中常见的测量工具测出浮力。
变式跟进3 （2015?衡阳）实验桌上有一把钢尺，利用它能哪些物理实验？请写出其中一个实验名称和简单实验说明（除用该钢尺测量物体长度实验之外）
实验名称
简单实验说明
例：物体具有惯性
把尺子水平抛出去，尺子继续向前运动
（1）
（2）
考点四：开放性实验设计
（2016春?郓城县校级期中）常见的电磁学实验箱内都有如图所示的器材，请任意挑选器材，设计出两个电磁学实验，并将实验名称（或目的）及相应器材的字母代号，分别填在下表中。
?实验名称（或实验目的）
?选用器材（填字母代号）
?（1）
?
?（2）
?
【解析】（1）分析图中仪器我们看到，里面有电源、导线、金属棒和小磁针，我们可以用来做奥斯特的电流产生磁场的实验，用到的仪器有：C、E、G、H。 （2）由电源、导线、磁铁、及金属棒我们可以做磁场对电流的作用实验，为了控制电流我们要用到开关和滑动变阻器，为了得出只有通电导体才受到磁场力，我们用绝缘丝进行对比实验，故用到绝缘丝，所以我们可用A、B、E、F、G、H、I、J。 （3）因为有灵敏电流计，故我们能观察到电磁感应现象，用到的仪器有：A、D、E、F、H、I、J。 （4）用小磁针也可大致得到蹄形磁铁的磁感线的形状，即有A、C。 见下表：
实验名称（或实验目的）
选用器材（字母代号）
奥斯特实验
C、E、G、H
磁场对电流的作用
A、B、E、F、G、H、I、J
电磁感应实验
A、D、E、F、H、I、J
蹄形磁铁周围磁场的方向
A、C
【答案】见解析
【点评】本题要求对以上几个实验的原理和实验器材有较深的了解。
变式跟进4 （2016?通州区二模）现有实验器材如图所示：细线、长方体金属块（图中虚线为中线标记）、装有适量水的烧杯、弹簧测力计及刻度尺。小明利用这些器材做“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验。他将悬挂在弹簧测力计下面的长方体金属块缓慢浸入水中的过程中，发现弹簧测力计的示数逐渐减小。于是他得出结论：“物体浸没水中前，所受浮力大小与物体浸入水中的深度有关。”请你利用图所示的实验器材，设计一个实验证明小明的观点是错误的。
（1）写出实验步骤（可画图辅助说明）； （2）画出实验数据记录表格。
考点五：提供场景或模型
（2017春?威海期中）如图所示是人们常用的订书机。它的结构设计和工作原理运用了许多物理知识。例如： 【物理现象】在底部垫了两块橡皮； 【物理知识】可以增大订书机与桌面间的摩擦 请你按例再另写出： 【物理现象】 ； 【物理知识】 。
【解析】订书机的结构设计和工作原理运用压强的例子有很多，如： ①压柄面积较大，用力压时对手产生的压强较小，手不会感觉到疼； ②橡胶低座的作用是为了增大订书机与桌面间的摩擦； ③订书钉做的很尖锐，可以增大订书钉对被钉纸张的压强，使钉容易穿透本子等。 【答案】订书钉做的很尖锐；可以增大订书钉对被钉纸张的压强。
【点评】本题考查了学生对增大和减小压强方法的掌握，要求我们学习时多观察、多联系、多分析，提高分析解决问题的能力。
变式跟进5 （2017?黔南州）2016年底，符合低碳出行、环保理念的共享单车迅速火遍全国各大城市。该单车用方便，只需在手机上下载一个APP软件，通过手机扫码，用户就能在最短时间内开锁骑行。车辆采用轻质高强度铝合金材质，车身造型流畅，游龙形把手，减震座垫，将用户的体验放在首位，GPS系统对车辆骑行全程定位，并记录行程。请根据以上内容和所给图片，就共享单车提出两个与物理知识相关的问题并作出合理简答。
考点六：假设-想象类
（2015?郑州校级三模）地球是我们人类赖以生存的“家园”，大气层是这个“家园”的保护伞。没有了它，人类将无法生存，请你设想一下，如果地球周围没有了大气层，那么物理现象中哪些将不再发生。（请从力学、光学、热学等不同物理现象中任意选两种作答）。 设想一： 设想二： 。
【解析】由于大气层的存在，导致大气内部存在着大气压。当大气层不存在了，大气压也就不存在了。由大气压产生的现象也就消失了。如：覆杯实验、针筒吸药液、钢笔吸墨水、活塞式抽水机等很多与大气压有关的现象将不再发生。 氢气球升空，是由于受到了空气的浮力，当大气层消失后，氢气球不再受浮力，所以不会再升空。 飞机是由于机翼上下两表面的空气流动速度不同，导致了空气对机翼上下两表面的压力不同而升空的。当没有的大气层，所以也就没有了空气对机翼的压强差，飞机就不会升空。 【答案】覆杯实验；氢气球升空。
【点评】要解此题，首先要明确哪些现象是由于大气层的存在而出现的。然后方可解答。
变式跟进6（2017秋?南沙区校级期中）假如声音在空气中的速度只有0.1m/s，请你写出现实生活中会出现的三个合理的场景。
考点七：实验方法开放
（2017?滦南县校级一模）给你一把直尺，一只弹簧测力计和一块秒表，你能用这些测量工具，或单独使用，或组合起来使用，直接或间接测量出哪些物理量（要求至少说出7个被测出的物理量）。 （1） ；（2） ；（3） ；（4） ；（5）
；（6） ；（7） 。
【解析】因为直尺可以测量物体的长度，对于规则物体，测出它的长宽高还可以计算出体积，弹簧测力计可以测出物体的重力，用重力除以g可以求出物体的质量，秒表可以测出物体的运动时间，利用速度公式，可以求出物体通过一段距离的速度； 【答案】长度，时间，重力，质量，密度，速度，体积。
【点评】此题型灵活的考查了测量工具的应用，要熟悉各工具的应用。
变式跟进2 （2016春?青岛月考）叶子姐姐买了一些樱桃，她想知道樱桃的密度，但身边只有一个烧杯、一个乒乓球、一把刻度尺、一袋食盐、水，请你帮她测出樱桃的密度，要求： （1）推导出测量樱桃密度的数学表达式； （2）说明测量的步骤。（配图说明，将图画在方框内）
考点八：探究问题开放
（2017春?龙华区期末）现有一些器材：玻璃杯一只、硬纸片一块、鸡蛋一只、食盐及足量的水，请仿照示例选用这些器材（单组或组合）作二个实验，分别说明相关物理现象或规律。
实验
器材选择
简述做法、现象或者规律
示例
玻璃杯、水
透过盛水的杯子观察物体，说明光的折射
1
?
?
2
?
?
【解析】
器材器材选择
简述做法、现象或规律
1、玻璃杯、水、硬纸片
把玻璃杯装满水，用硬纸片盖住上面，倒转过来，水和纸片不会掉下来，说明大气有压强
2、玻璃杯、水、硬纸片、鸡蛋
把玻璃杯中放入半杯水，在杯上放硬纸片，在纸片上放鸡蛋，迅速将硬纸片抽去，鸡蛋落入水中，说明物体有惯性
【答案】见解析
【点评】利用生活中常见的物体做一些小实验来验证一些物理理论是考查的热点题型，它体现了物理来源于生活的学习理念。
变式跟进8 （2017秋?大兴区校级期中）生活处处有物理，现有这样一些器材：透明玻璃杯一个，一张白纸，一个小平面镜，足量的水，学生用钢尺，温度计，手电筒。请选择这些器材（可单独或组合）做两个小实验，分别说明相关的物理现象或规律。
一、选择题
1．（2017?日照）王红阳同学到实验室做“测量物体运动的平均速度”的实验。请你从“长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺、温度计、薄木块、金属片、秒表、细线”中选出合适的实验器材，设计一个实验，测量小车通过斜面全程的平均速度v1和通过斜面上半段路程的平均速度v2．要求： （1）写出所选实验器材。 （2）画出实验装置图，并简要说明测量方法。
2．（2017?大连）冬天，小红在洗漱间的水盆中放热水，洗漱间中平面镜的镜面变“模糊”了，她在镜前看不到自己在镜中的像。请分析说明镜面变“模糊”及看不到像的原因。
3．（2016?吉林）夏天到了，家中温度较高。请你帮家人想出一个合理的降温办法并说明理由。
4．（2016?温州）雨过天晴，有时天空会出现美丽的彩虹。如图为彩虹的形成示意图，根据图中信息并结合所学知识，对彩虹的形成作出解释。
5．（2016?天津）小红想测量一小金属块的密度，她在实验室里找到了一架天平，但没有砝码，除此之外还有如下器材：两个质量相近的烧杯、量筒、细线、滴管和足量的水（已知水的密度为ρ水）．请利用上述器材帮她设计一个实验方案，比较精确地测量金属块的密度。 要求： （1）写出主要实验步骤及所需测量的物理量； （2）写出金属块密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
6．（2017?哈尔滨）实验小组要探究二力平衡条件。实验中每个钩码重力相同，摩擦力忽略不计。 （1）如图甲装置，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的方向 ，大小 ；当左右两端同时取下一个钩码时，如图乙，小车仍静止，此时F3 F4；当右端再挂上一个钩码时，如图丙，小车将做变速运动，此时F5 F6。 （2）在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，松手后，观察小车的情况，这样做可以探究什么问题？ （3）对比甲、乙、丙三次实验，当小车静止时，水平方向上受到两个力的大小关系如何？还能看出小车受非平衡力作用时，运动状态将怎样？
7．（2016?淄博）为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明选用以下能满足实验要求的器材做了一系列的实验：形状相同的木块和铁块、表面平整的长木板、弹簧测力计等。小明做的部分实验如表所示（实验时，长木板固定在水平桌面上）：
序号
实验方法
图示
1
把木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F1；
2
把铁块侧放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动铁块，使铁块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F2；
3
木块在下，铁块在上叠放在一起后放到长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使它们做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F3．
?
小明发现，三次实验中弹簧测力计的示数均不相同，即F1≠F2≠F3，且F1＜F3。 （1）比较1、3两次实验，由F1＜F3得出的结论是
； （2）比较1、2两次实验，根据F1≠F2，小明认为：滑动摩擦力的大小与接触面积有关。小明得出这个错误结论的原因是 。 （3）实验中运用了转换法，把摩擦力的大小转换为 。为了保证转换的正确性，实验中采取的措施是 。 （4）小明想：木块表面粗糙还是铁块表面粗糙？请你利用现有器材增加一次实验，解决小明的问题。写出实验方法和结论：方法
；结论 。
8．（2017?宁夏）如图所示的行为不但违反交通法规，而且极其危险。请你根据所学的物理知识，选一个方面说明不应该这样做的原因。
9．（2017?吉林）如图所示，用细线悬挂着的轻质汤勺接近快速下落的水流时，轻质汤勺会向水流靠拢。请说明产生这个现象的原因。
10．（2017?北京）浸在液体中的物体所受浮力为?F，物体排开液体的体积为?V，小明认为：任何情况下，F都与V成正比。请自选器材，设计实验证明小明的观点是错误的。
11．（2017?江西）如图所示，是承承在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景，不计空气阻力，请你回答下列问题： （1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？ （2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由。
12．（2015?葫芦岛）如图所示为高速飞行的飞机被飞鸟撞击后的情景。撞击时鸟粉身碎骨。飞机也严重受损。请利用你所学过的知识回答下面问题： （1）飞机受损后立即返航，在减速下降过程中，它的动能、重力势能是如何变化的？说明理由。 （2）从力的作用效果来看，飞机前段出现明显凹陷说明了什么？
13．（2017?义乌市）排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。 （1）解释整个过程中能量是否守恒。 （2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小△V之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
14．（2016?黔东南州）人类生存和发展离不开各种能源，随着世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，而化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源是可持续发展的趋势。我州某地建立大型风力发电场，如图所示。请你根据风力发电的特点和所学物理知识提出相关问题并回答。 示例： 问题：风叶转动是由什么能转化为什么能？回答：风能转化为风叶的机械能。 （1）问题： ？回答： 。 （2）问题： ？回答： 。
15．（2017?本溪）如图是一款电动剃须刀充电时的情景，充电过程中指示灯发光。请回答下列问题： （1）充电时，电池相当于电源还是用电器？ （2）LED指示灯主要是由什么材料制成的？ （3）使用剃须刀将胡须剪断，是属于力的哪种作用效果？
16．（2016?杭州）现有一个电压表，若干导线、两节干电池和一个开关，请你设计一个实验来判断两段材料不同，长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝电阻的大小。 （1）画出实验电路图。 （2）说明实验的步骤以及需要测量的物理量。 （3）小金认为，根据上述操作即可判断这两种材料导电性能的强弱，你认为小金得出结论的依据是什么？（不考虑温度对电阻的影响）
17.（2017?天津）现有一个阻值为20Ω的定值电阻R0，一个电压约为15V的电源，一个量程为0～1A的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求： （1）画出实验电路图； （2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量； （3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
18．（2017?鞍山）寒假，小雪同学到农村的奶奶家。由于天气很冷，她取出电炉子准备取暖。 1）当她把开关断开的电炉子的插头插人插座时，家中正在工作的用电器全部停止工作，请说明产生此现象的原因。 2）让电工修理完毕后，小雪开始使用电炉子。请解释：为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
1. （2018?长春模拟）小明在探究“液体压强的大小与液体深度和液体密度的关系”实验中，所用的器材有：U形管压强计、烧杯、刻度尺，足量的酒精、水和盐水，已知ρ酒精＜ρ水＜ρ盐水。
（1）如图是U形管压强计。实验前，为了检查探头与U形管之间是否漏气，小明用手轻压探头的橡皮膜，同时观察U形管两侧液面 。
（2）在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时，记录的部分实验信息如下表：
①请将表格中a、b、c三处空缺的信息补充完整：
a、 b、 c、
②根据表中信息可得出的探究结论是 。
（3）在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时，三次实验现象如图所示。三个烧杯中的液面相平，U形管两侧液面的高度差相同，探头在液体中的深度不同。
小明根据三次实验现象，并结合（2）中②的结论，得出了该探究结论。请你简要说明他分析实验信息得出该探究结论的过程。
2、（2016?北京）实验桌上有高度不同的发光物体A和B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏各一个．小华选用这些器材，探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”．小华的主要实验步骤如下：
①将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光物体A和光屏分别放在凸透镜两侧．调节发光物体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一高度．
②用刻度尺测出发光物体A的高度，并记录在表格中．
③将发光物体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中．
④将发光物体A放在光具座上距凸透镜20cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中．
根据以上叙述，回答下列问题：
（1）小华的探究过程中存在的问题： ．
（2）请你针对小华探究过程中存在的问题，写出改正措施：
3. （2016秋?济宁一模）在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5 V．
（1）图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上 打“×”，并在图中改正．
（2）闭合开关前，滑片P应位于 （选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W．
（4）小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）．
①只闭合开关 ，调节R2，使电压表的示数为2.5V：
②只闭合开关 ，调节 ，使电压表的示数仍为2.5V．
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1．；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2．则小灯泡额定功率的表达式P额= （用U额、R0、Ul、U2表示）．
4、（2016?北京）在探究产生感应电流的条件时，小东采用了如图所示的实验装置．闭合开关后，小东左右移动金属棒AB，均未发现电流表的指针发生偏转．经检查，全部实验器材均无故障且连接无误．请你猜想电流表指针不偏转的原因是 ，
写出检验猜想的方法： ．
5. （2017?路北区二模）现有如下器材：一只可直立于水中的平底薄壁试管、水槽、足量的水和一把量程足够大的刻度尺.做实验测某液体密度：
（1）在水槽中放入适量的水,将试管直立于水中待其漂浮时,用刻度尺测出水面到试管底部的深度记为h1
(2)在试管内倒入待测液体后试管仍漂浮,测出水面到试管底部的深度记为h2
(3)____________________ （补充）
(4)待测液体密度表达式____________
(5)交流评估:针对上述实验步骤写出操作不方便之处 （写出一条即可）。
6、（2016秋?济宁期中）小华学习做饭的过程中，经常加热油和水，他猜想油的比热容比水小。 （1）能够支持她这一猜想的事实是 A．同样情况下，油升温比水快???B．油能把食物炸黄，而水不能 C．油能漂在水面上????D．油比水难蒸发 （2）为了验证猜想，小华向两个同样的烧杯里分别倒入 相同的水和油，并测量它们的初始温度。两温度计示数相同，如图9所示，它们的初始温度为 ℃。 （3）小华猜想：物体温度升高吸收的热量可能与质量和物质种类有关。物理研究物体温度升高吸收的热量与物质种类有关，她制定了两个方案： A．让研究对象都升高相同的温度，然后比较它们吸收热量的多少； B．让研究对象都吸收相同的热量，然后比较它们升高温度的高低； （a）能够准确地控制物体吸收热量的多少，使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量是本次实验的关键。为了做到这点，实验中你的做法是： 。 （b）某同学做了如下实验：在2个相同的闪避中分别盛有水和油，用两个电加热器进行加热，下表是他们的实验记录，根据实验记录回答下列问题：
烧杯号
液体
质量/g
升高的温度/℃
加热时间/min
1
水
300
25
6
2
油
300
30
6
该同学选择的方案 ，在实验中控制 和 相同，这种实验方法称为 ，比较的结果是 比热容大。
7、（2015?北京）小京利用铝块、细线、量筒和适量的水测量一个形状不规则的小蜡块的密度．如图所示的四个图是小京正确测量过程的示意图．图中V0、V1、V2、V3分别是量筒中水面所对应的示数．已知水的密度为ρ水，利用图中测量出的物理量和ρ水计算小蜡块的密度，写出小蜡块密度的表达式：ρ蜡= ．
8、（2016?建昌县三模）小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点。实验前，他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上，如图甲所示。
（1）当他将金属盒浸没于水中后。发现U形管两端液面如图乙所示的情景，则实验装置可能出现了_____________问题。
（2）排除故障后．他重新将金属盒浸没于水中，发现随着金属盒没入水中的深度增大， U形管两边液面的高度差逐渐变大，如图丙所示，由此可知液体内部的压强与________ 有关。
（3）接着小强要探究液体内部压强与液体密度的关系．则应保持________________不变。
（4）小强保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，实验情形如图丁所示。比较丙、丁两次实验，小强得出了：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压就越大的结论。你认为他的结论是否可靠？________ 。原因是：________________________ 。
9、（2017?顺义区一模）闷热的夏天，小明将一瓶矿泉水放在冰箱中较长时间后取出，一会儿发现瓶外壁出现小水珠。用干毛巾擦净，过一会儿又出现小水珠。小明认为这是瓶内的水往外渗出后，附着在瓶外壁上。请你设计一个实验证明小明的结论是错误的。
10.（2018?宝应县一模）牛奶密度是检验牛奶品质的一项重要指标，小明为了比较市场上两种不同品牌牛奶的密度，设计了如下实验： （1）通过观察比较牛奶的密度 小明将一正方体塑料块先后放入两种牛奶中，让它漂浮在液面上，观察塑料块露出液面的体积，露出液面体积较大的牛奶的密度较 。又将压强计的金属盒先后放入两种牛奶中的同一深度，观察U形管液面的高度差，高度差较大的牛奶的密度较 。 （2）小明用天平和量筒测牛奶的密度时，最初测得烧杯和牛奶的总质量是?37.4g，图（甲）显示的是他将烧杯中一部分牛奶倒人量筒后，烧杯和剩余牛奶的质量；图（乙）显示的是从烧杯中倒人量筒内牛奶的体积。量筒中牛奶的质量为
g，牛奶的密度为 kg/m3； （3）小莉同学却按以下步骤来测量牛奶密度；①用调节好的天平测出空烧杯的质量m1；②向烧杯中倒人一些牛奶，测出它们的总质量是m2；③再将烧杯中的牛奶倒人量筒中，测出牛奶的体积V；④根据ρ=（m2-m1）/V算出牛奶密度。你认为，小莉这种方法测出的密度值可能偏 ?（大/小），原因是
。 （4）小强利用弹簧测力计、烧杯、石块、细绳和水等物品测量牛奶的密度。其操作步骤是： ①用弹簧测力计测出石块的重力为G； ②将石块浸没在水中，弹簧测力计的示数为F1； ③
（写出具体方法和要测出的物理量并用字母表示）： ④牛奶密度的表达式为ρ牛奶= （用测出物理量的字母表示，水的密度用ρ水表示）。
11.（2017?嘉兴模拟）在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时，小辉认为“物体接触面的粗糙程度越粗糙物体所受滑动摩擦力越大”。水平桌面上有符合实验要求的带滑轮的木板，一个大小适中的木块，以及材料相同、表面粗糙程度不同的几张砂纸、弹簧测力计和细线。“目数”代表着砂纸的粗糙程度，“目数”越低砂纸越粗糙。现有图1所示的砂纸的规格是500目、1000目、2000目、3000目。请你利用上述器材在图2的装置上设计实验证明此观点。请你写出实验步骤和评价标准。
12、（2017秋?利辛县期中）如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。 （1）当入射角i在一定范围内由小变大时，会发现折射角γ随入射角的增大而
（选项“增大”或“减小”），且折射角总是大于相应的入射角。 （2）当入射角i增大到某一值时，折射角γ会达到最大值，该最大值是 。 （3）若继续增大入射角i，将会发现不再有 （选填“反射”或“折射”）光线，这种现象在光学上被称作 （选填“全反射”或“全折射”）现象。
13、（2017春?双台子区校级月考）小明在做“用伏安法测电阻”的实验中，所用的器材有3V的电源，最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，待测电阻Rx及如图甲所示的其它器材。
（1）连接电路时，开关应处于 状态。 （2）如图甲，实验电路还未连接完整，请用笔画线代替导线在答题卡相应图中将实验电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时，电流表的示数增大。 （3）调节滑动变阻器进行多次测量，其中一次当电压表的示数为2V时，电流表对应的示数如图乙所示，则本次测得的待测电阻Rx= Ω，多次测量的目的是 。 （4）若只用一个电压表和一个已知阻值的定值电阻R也可测出Rx阻值。如图丙。 实验步骤：a、S断开时，读出电压表示数U1；b、 ； 表达式：Rx= 。
14、（2017春?市北区期中）综合实验（可以配图说明）： 要探究“压力作用效果与物体密度的关系”，要求选择7种器材，请完成实验设计方案（可以配图说明）
器材
A．海绵、B．刻度尺、C．质量不同的砝码、D．底面积和质量相同的实心铜铁铝金属块、E．底面积和体积相同的实心铜铁铝金属块、F．天平、G量筒、H．水、I．细线、J．弹簧测力计。请选择的 器材序号为：
实验 步骤
， 分析数据，得出结论。
数据 记录 表格
15.（2017?菏泽模拟）某实验小组的同学用如图所示器材测量小灯泡的电功率。已知电源电压恒为6V?不变，待测灯泡的额定电压为3.8V，功率估计在1.1W左右。
（1）请在图甲中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路。 （2）请根据实物图在虚线框内画出对应电路图。 （3）连接电路时，开关应该 。闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于 端（选填A或B）。 （4）闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，此时电路故障为 。 （5）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器换片P，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示为 A，则待测灯泡的额定功率为 W； （6）若实验器材中电压表0～15V?量程被损坏，利用如图器材怎样测定待测灯泡的额定功率？简要步骤。
。
16、（2016春?鄂州期末）小明将一个乒乓球压入水中的过程中。明显感受到浮力的作用，他想设计一个实验测出乒乓球刚好浸没到水中时受到的浮力（水的密度用ρ水表示）．实验提供的器材如图所示：
（1）请你从图中选出实验所必需的实验器材： ； （2）为了完成实验任务。需要测量的物理量是： ； （3）乒乓球所受浮力的表达式为：F= ； （4）实验评估：测出的乒乓球受到的浮力会 （填“偏大”或“偏小”）
17、（2016?信阳模拟）物理老师在做“碘的升华”实验时，用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热，如图所示，发现碘升华管内出现紫色的碘蒸汽，小红同学查阅资料发现，常压下，碘的熔点为113.60℃，碘的沸点为184.25℃，酒精灯火焰的温度约400℃，根据这些资料，小红认为实验中，碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程，老师的实验并不能得到碘升华结论，针对小红的之一，请设计一个实验，证明碘能从固态直接变为气态，可以选用上述器材或补充必要的辅助器材，写出实验方案并简要说明。
实验设计： 。 简要说明：
。
18、（2017?威远县校级二模）有一个灯泡L，上面只标有“2.5V”的字样，如图甲所示，是小明所在实验小组测量小灯泡L电阻的实物图，电源电压约为3V．则：
（1）为了比较准确的测量小灯泡L的电阻，请将图甲中的电路连接完整（要求滑片P向左移动时，灯泡L变暗）。 （2）电路正常后，他们分别测出了小灯泡L的几组电压U和电流I值。其中，当小灯泡L正常发光时，电流表的示数如图乙所示，那么，小灯泡L正常工作时的电阻大小为 Ω。 （3）完成该实验后，小明想用原来电路来测量某一定值电阻Rx的阻值，但他操作有误；在未断开开关S的情况下，直接将小灯泡L从灯座上取下，那么，取下灯后，电压表的示数将约为 V。 （4）小明实验小组的小聪同学认为：在电学实验中，往往认为电压表对测量的电路没有影响，事实上电压表有较大的电阻（简称内阻Rv），在电路中有很小电流通过电压表，电压表的示数等于这个很小的电流与其内阻Rv的乘积，小聪现在想测量一个未知电阻Rx（大约2KΩ～3KΩ）的阻值，身边的器材有：2节干电池（电压接近3V）、未知电阻Rx、开关S两个、导线若干，另外，提供可选择的器材还有3个： a、电流表A1（0～0.6A，内阻约为0.02Ω）； b、电流表A2（0～5mA，内阻约为0.10Ω）； c、电压表V（0～3V，内阻Rv=3KΩ）。 小聪利用已有的器材并在可选器材中选择了一个，准确地测量了未知电阻Rx的阻值。那么，①请你在虚线方框中，画出小聪设计的实验电路图。
②完成实验步骤：A、按照电路图连接电路， ；B、
。 ③用测量的物理量和已知物理量的字母表示Rx= 。
19、（2017?信阳一模）小明有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是从学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。
（1）为了完成实验目的，请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移动时灯泡变亮）。 （2）闭合开关，他发现灯泡不亮，电流表、电压表均有较小示数，原因可能是
；之后当小灯泡正常发光时，电流表如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻是 Ω。 （3）同组的小华认为这样测量的电阻值不准确，应该再多测几组数据求平均值，对此你的看法是 。 （4）做实验过程中由于电流表发生故障，小丽向老师要了一个已知阻值为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，设计了如图丙所示的实验电路，同样测出了小灯泡正常发光时的电阻，请你帮她完成下列实验步骤： ①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点 （选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为 V。 ②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到另一触点，读出电压表的示数为U。 ③小灯泡正常发光时电阻的表达式为R= （用已知量和测量量表示）。
20、（2017?营口模拟）在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行了探究，变阻器规格是“10Ω1A”，电源电压3V并保持不变。
（1）根据连接的实验电路1可知，电表甲应是 表。 （2）闭合开关前，应进行的操作应该是 。 （3）正确连线后，闭合开关时发现，无论怎样移动滑片电流表指针几乎不动，电压表示数接近3V，原因可能是 。 （4）先接入15Ω的电阻，调节滑片时电压表示数为2V，观察到电流表示数为0.13A，并记录到表格中；用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，应将滑片向
端（选填“左”或“右”）移动，才能使电压表示数为2V，并记录下电流表示数为0.2A；用5Ω电阻代替10Ω电阻接入电路，正确操作后，电流表示数为0.4A。 （5）分析三次的实验数据，可得出电流与电阻的关系是 。 （6）若诗同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，为了使实验能顺利进行，要换用更大的变阻器，则换用的变阻器的最大阻值最少为
Ω。 （7）实验结束后小明发现实验室有一个灯泡L标有“X?V??0.3A”字样，其中额定电压看不清，小明设计出了利用已知电阻R0、滑动变阻器、电流表、开关等测额定功率表达式P额= 。
8.5 开放性问题
1.条件开放型，即问题条件不完备或满足结论的条件不唯一。
2. 策略开放型，即思维策略与解题方法不唯一。
3. 结论开放型，即在给定的条件下，结论不唯一。
4.开放性实验设计：一般是策略性开放，思路不唯一，进而步骤、过程都不统一，有时实验条件都不统一，而是由你自行选定器材，完成指定的设计性实验。
5. 提供场景或模型。
6. 假设-想象类。
7.实验方法开放型。
8.探究问题开放型。
考点一：条件开放型
（2016秋?西城区校级期中）实验桌上有玻璃片2个、酒精滴瓶、玻璃棒、吹风机（有冷热风挡）、酒精灯。小志想利用这些器材探究蒸发快慢与哪些因?素有关，请设计实验完成其中一个因素的探究。 （1）实验目的 （2）实验步骤
（3）现象与结论
。
【解析】（1）实验目的：探究蒸发快慢是否与温度有关（也可写其它因素，相应的实验步骤需修改）； （2）实验步骤：①在两块相同的玻璃片上分别滴一滴质量相同的酒精放在相同的环境中，并保证液体表面积相同；②用酒精灯对一个玻璃片加热，另一个不加热；如图所示，
（3）现象：液体表面积相同，空气流动的速度也相同，一个加热，一个不加热，加热的酒精先蒸发完，则结论：液体蒸发快慢与温度有关，温度越高，蒸发越快。 【答案】（1）探究蒸发快慢是否与温度有关； （2）①在两块相同的玻璃片上分别滴一滴质量相同的酒精放在相同的环境中，并保证液体表面积相同； ②用酒精灯对一个玻璃片加热，另一个不加热； （3）现象：加热的酒精先蒸发完； 结论：液体蒸发快慢与温度有关，温度越高，蒸发越快。
【点评】明确影响蒸发快慢的三个因素，再结合控制量法进行分析，是此题的主要分析依据。
变式跟进1 （2017春?威海期末）如图所示，是家用电热水器的简化电路图，当闭合闸刀开关后，发现电热水器发热管不发热，造成该现象的原因有多种可能，请写出其中的三种：
；（2） ；（3） 。
【解析】当闭合闸刀开关后，发现电热水器发热管不发热，说明电路发生了断路，可能是：保险丝断了； 温控开关坏了； 发热管坏了。 【答案】保险丝断了； 温控开关坏了； 发热管坏了。
【点评】本题考查了发生断路的原因。
考点二： 策略开放型
（2017春?西城区期末）实验桌上有如下器材：已调零的弹簧测力计1个、3个分别装有适量的水、盐水（ρ盐=1.1×103kg/m3）和酒精（ρ酒精=0.8×103kg/m3）的烧杯、小石块1个、细线1根。请你利用这些器材设计实验，证明：“浸没在液体中的一个物体，它所受的浮力随液体密度的增大而增大”。要求： （1）写出实验步骤； （2）设计实验数据记录表格。
【解析】为了证明“浸没在液体中的一个物体，它所受的浮力随液体密度的增大而增大”，应控制排开液体的体积不变，只改变液体的密度。根据这一思路设计实验，利用称重法测量小石块在3种液体中受到的浮力。 （1）实验步骤： ①用弹簧测力计测出小石块的重力G，记录在表格中；? ②将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量水的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力F1，记录在表格中； ③将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量盐水的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力F2，记录在表格中； ④将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量酒精的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力F3，记录在表格中； 利用称重法F浮=G-F计算出石块在3种液体中受到的浮力，得出结论。 （2）实验数据记录表格：
小石块的重力G/N
浸没在水中静止时，弹簧测力计的示数F1/N
在水中受到的浮力 F浮1/N
浸没在盐中静止时，弹簧测力计的示数F2/N
在盐水中受到的浮力F浮2/N
浸没在酒精中静止时，弹簧测力计的示数F3/N
在酒精中受到的浮力F浮3/N
结论
?
?
?
?
【答案】见解析
【点评】本题考查了浮力的测量，涉及到实验步骤设计、实验记录数据表格的设计，利用控制变法设计实验，利用称重法求出浮力是本题的关键。
变式跟进2 （2016?珠海一模）物理规律在生产、生活中有着广泛的有益应用，有时也要避免造成危害。请依照表中的示例，再写出表中三个物理规律所对应的有益应用和避免造成的危害。
物理规律
有益应用
避免造成的危害
光的反射
利用平面镜改变光路
减少使用玻璃墙以免造成光污染
电流热效应
物体具有惯性
流体的压强与流速的关系
【解析】（1）电能转化为内能的现象叫做电流的热效应； 电暖器、电烙铁、电饭锅都是利用电流的热效应来工作的，把电能转化为热能； 电视机、计算机在工作时产生的热量是有害的，电视机外壳的散热窗、计算机的散热风扇可以散失热量，防止电流热效应产生的热量带来的危害； （2）一切物体都具有惯性；有益的例子：拍去身上的灰尘；避免造成危害的例子：汽车驾驶员系好安全带； （3）流体压强与流速的关系：流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大； 应用的例子：飞机的起飞；防止危害的例子：火车站站台要设一条安全线。 【答案】
物理规律
有益应用
避免造成的危害
光的反射
利用平面镜改变光路
减少使用玻璃墙以免造成光污染
电流热效应
电饭锅加热食物
电视机外壳的散热窗
物体具有惯性
拍去身上的灰尘
驾驶员系好安全带
流体的压强与流速的关系
飞机起飞
火车站站台要设一条安全线
【点评】任何事物都具有正反两个方面，我们要把握规律，正确运用，趋利避害。
考点三：结论开放
（2017?枣庄）将一只手的食指浸入水中，你会感受到浮力的作用。你想知道食指所受的浮力大小吗？请从如图所提供的实验器材中选择合理的实验器材，设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案，并完成填空。（已知水的密度为ρ水）
方案一： （1）写出你需要测量的物理量及其符号： ； 。 （2）食指所受浮力大小的表达式为：F浮= 。 方案二： （1）写出你需要测量的物理量及其符号： ； 。 （2）食指所受浮力大小的表达式为：F浮= 。
【解析】方案一： （1）水槽的横截面积太大，为减小误差，应选择溢水杯； 没有小桶，溢出水的重力无法用测力计测量，所以可将溢出的水直接接入量筒中，由密度公式得出质量，根据F浮=G排=m排g得出浮力大小； 用到的器材是溢水杯B、量筒E； （2）实验中测出溢出水的体积V便可；根据阿基米德原理，F=G排=m排g=ρ水Vg； 方案二： （1）需要的实验器材：弹簧测力计A、溢水杯B、小桶C。 （2）实验步骤： ①用细线拴住烧杯，然后用弹簧测力计测出空小桶的重力，记为G0； ②向溢水杯中灌满水，然后将食指插入溢水杯中，用小桶接住从溢水杯中溢出的水； ③用弹簧测力计测出盛有水的小桶的总重G； 浮力的表达式：F浮=G-G0。 【答案】方案一：（1）B、E；（2）ρ水Vg；方案二：（1）A、B、C；G-G0。
【点评】本题主要考查了阿基米德原理的应用，关键要注意减小测量误差。另外此题还考查浮力的测量方法，我们要能够根据实验室中常见的测量工具测出浮力。
变式跟进3 （2015?衡阳）实验桌上有一把钢尺，利用它能哪些物理实验？请写出其中一个实验名称和简单实验说明（除用该钢尺测量物体长度实验之外）
实验名称
简单实验说明
例：物体具有惯性
把尺子水平抛出去，尺子继续向前运动
（1）
（2）
【解析】尺伸出桌面时，用手拨动尺子，尺子振动发声； 将钢尺拿起然后松手，钢尺竖直下落，说明钢尺受到重力； 将钢尺压弯，说明力可以改变物体的形状等。 【答案】（1）声音是由物体振动产生的；（2）尺伸出桌面时，用手拨动尺子，尺子振动发声。 【点评】掌握一些小实验的产生条件和验证问题，设计实验步骤折射实验设计题的基本要求。
考点四：开放性实验设计
（2016春?郓城县校级期中）常见的电磁学实验箱内都有如图所示的器材，请任意挑选器材，设计出两个电磁学实验，并将实验名称（或目的）及相应器材的字母代号，分别填在下表中。
?实验名称（或实验目的）
?选用器材（填字母代号）
?（1）
?
?（2）
?
【解析】（1）分析图中仪器我们看到，里面有电源、导线、金属棒和小磁针，我们可以用来做奥斯特的电流产生磁场的实验，用到的仪器有：C、E、G、H。 （2）由电源、导线、磁铁、及金属棒我们可以做磁场对电流的作用实验，为了控制电流我们要用到开关和滑动变阻器，为了得出只有通电导体才受到磁场力，我们用绝缘丝进行对比实验，故用到绝缘丝，所以我们可用A、B、E、F、G、H、I、J。 （3）因为有灵敏电流计，故我们能观察到电磁感应现象，用到的仪器有：A、D、E、F、H、I、J。 （4）用小磁针也可大致得到蹄形磁铁的磁感线的形状，即有A、C。 见下表：
实验名称（或实验目的）
选用器材（字母代号）
奥斯特实验
C、E、G、H
磁场对电流的作用
A、B、E、F、G、H、I、J
电磁感应实验
A、D、E、F、H、I、J
蹄形磁铁周围磁场的方向
A、C
【答案】见解析
【点评】本题要求对以上几个实验的原理和实验器材有较深的了解。
变式跟进4 （2016?通州区二模）现有实验器材如图所示：细线、长方体金属块（图中虚线为中线标记）、装有适量水的烧杯、弹簧测力计及刻度尺。小明利用这些器材做“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验。他将悬挂在弹簧测力计下面的长方体金属块缓慢浸入水中的过程中，发现弹簧测力计的示数逐渐减小。于是他得出结论：“物体浸没水中前，所受浮力大小与物体浸入水中的深度有关。”请你利用图所示的实验器材，设计一个实验证明小明的观点是错误的。
（1）写出实验步骤（可画图辅助说明）； （2）画出实验数据记录表格。
【解析】（1）①用弹簧测力计分别横、竖两个方向吊起金属块，按物体上标记，分别进入液体中二分之一的体积，记下弹簧测力计的示数； ②两次弹簧测力计的示数相等，从而说明：物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度无关。小明的观点是错误的。 （2）实验数据记录表格如下所示：
??放置方式
浸入水的深度
弹簧测力示数/N
?结论
横放
??小
竖放
??大
【答案】见解析
【点评】针对影响浮力大小的因素常见的错误认识，考查学生自主设计方案的能力及对实验数据记录表格的设计能力。运用控制变量法，如何实现在排开液体体积不变的前提下，改变物体浸入液体中的深度是本题的关键。
考点五：提供场景或模型
（2017春?威海期中）如图所示是人们常用的订书机。它的结构设计和工作原理运用了许多物理知识。例如： 【物理现象】在底部垫了两块橡皮； 【物理知识】可以增大订书机与桌面间的摩擦 请你按例再另写出： 【物理现象】 ； 【物理知识】 。
【解析】订书机的结构设计和工作原理运用压强的例子有很多，如： ①压柄面积较大，用力压时对手产生的压强较小，手不会感觉到疼； ②橡胶低座的作用是为了增大订书机与桌面间的摩擦； ③订书钉做的很尖锐，可以增大订书钉对被钉纸张的压强，使钉容易穿透本子等。 【答案】订书钉做的很尖锐；可以增大订书钉对被钉纸张的压强。
【点评】本题考查了学生对增大和减小压强方法的掌握，要求我们学习时多观察、多联系、多分析，提高分析解决问题的能力。
变式跟进5 （2017?黔南州）2016年底，符合低碳出行、环保理念的共享单车迅速火遍全国各大城市。该单车用方便，只需在手机上下载一个APP软件，通过手机扫码，用户就能在最短时间内开锁骑行。车辆采用轻质高强度铝合金材质，车身造型流畅，游龙形把手，减震座垫，将用户的体验放在首位，GPS系统对车辆骑行全程定位，并记录行程。请根据以上内容和所给图片，就共享单车提出两个与物理知识相关的问题并作出合理简答。
【解析】有关摩擦方面的： ①为什么轮胎、车把、脚踏板上都刻有花纹？ 简答：通过增加接触面的粗糙程度，来增大车轮与地面之间、手与车把之间、脚与脚踏板之间的摩擦。 ②向共享单车的车轴中加润滑油以及车轴里面放入滚珠的目的是什么？ 简答：通过加润滑油、变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦的。 有关压强方面的：共享单车的车座为什么设计成马鞍形？ 简答：通过增大臀部与车座的接触面积，减小压强。 有关简单机械的：共享单车车闸的把手是一个什么杠杆？ 简答：省力杠杆。（答案不唯一） 【答案】（1）为什么轮胎、车把、脚踏板上都刻有花纹？ 通过增加接触面的粗糙程度，来增大车轮与地面之间、手与车把之间、脚与脚踏板之间的摩擦。 （2）共享单车的车座为什么设计成马鞍形？ 通过增大臀部与车座的接触面积，减小压强。
【点评】共享单车中用到了很多物理知识：如简单机械方面的还有车把、脚踏的轮盘是轮轴等。关键是将共享单车的各个部件特点与对应的物理知识联系起来，这是一个难点。
考点六：假设-想象类
（2015?郑州校级三模）地球是我们人类赖以生存的“家园”，大气层是这个“家园”的保护伞。没有了它，人类将无法生存，请你设想一下，如果地球周围没有了大气层，那么物理现象中哪些将不再发生。（请从力学、光学、热学等不同物理现象中任意选两种作答）。 设想一： 设想二： 。
【解析】由于大气层的存在，导致大气内部存在着大气压。当大气层不存在了，大气压也就不存在了。由大气压产生的现象也就消失了。如：覆杯实验、针筒吸药液、钢笔吸墨水、活塞式抽水机等很多与大气压有关的现象将不再发生。 氢气球升空，是由于受到了空气的浮力，当大气层消失后，氢气球不再受浮力，所以不会再升空。 飞机是由于机翼上下两表面的空气流动速度不同，导致了空气对机翼上下两表面的压力不同而升空的。当没有的大气层，所以也就没有了空气对机翼的压强差，飞机就不会升空。 【答案】覆杯实验；氢气球升空。
【点评】要解此题，首先要明确哪些现象是由于大气层的存在而出现的。然后方可解答。
变式跟进6（2017秋?南沙区校级期中）假如声音在空气中的速度只有0.1m/s，请你写出现实生活中会出现的三个合理的场景。
【解析】（1）老师说下课了，过很长时间后同学们才能听到下课的命令，所以同学们还是坐在位子上没有动； （2）汽车的行驶速度比喇叭的声速传播的快，汽车喇叭就失去了作用； （3）由于光速比声速快得多，所以打雷时，总是先看见闪电，一会后听到雷声，假设声音在空气中传播的速度只有0.1m/s，那么空中出现一道闪电后，需过好久好久才听到雷声。
【答案】见解析
【点评】本题关键是记住声音在空气中的传播速度为340m/s，然后进一步推测当声音的速度变为0.1m/s后，事物情景的变化。
考点七：实验方法开放
（2017?滦南县校级一模）给你一把直尺，一只弹簧测力计和一块秒表，你能用这些测量工具，或单独使用，或组合起来使用，直接或间接测量出哪些物理量（要求至少说出7个被测出的物理量）。 （1） ；（2） ；（3） ；（4） ；（5）
；（6） ；（7） 。
【解析】因为直尺可以测量物体的长度，对于规则物体，测出它的长宽高还可以计算出体积，弹簧测力计可以测出物体的重力，用重力除以g可以求出物体的质量，秒表可以测出物体的运动时间，利用速度公式，可以求出物体通过一段距离的速度； 【答案】长度，时间，重力，质量，密度，速度，体积。
【点评】此题型灵活的考查了测量工具的应用，要熟悉各工具的应用。
变式跟进2 （2016春?青岛月考）叶子姐姐买了一些樱桃，她想知道樱桃的密度，但身边只有一个烧杯、一个乒乓球、一把刻度尺、一袋食盐、水，请你帮她测出樱桃的密度，要求： （1）推导出测量樱桃密度的数学表达式； （2）说明测量的步骤。（配图说明，将图画在方框内）
【解析】（1）测量步骤： ①在烧杯内倒水，将樱桃放入水中，向水中加盐，直到樱桃在盐水中悬浮，如图①； ②将樱桃取出，用刻度尺测出烧杯中盐水的深度h1，如图②； ③将乒乓球放入盐水中，将漂浮，用刻度尺测出烧杯中此时盐水的深度h2，如图③； ④将盐水倒净，在烧杯内倒入适量水，用刻度尺测出烧杯中水的深度h3，如图④ ⑤将乒乓球放入水中，将漂浮，用刻度尺测出烧杯中此时水的深度h4，如图⑤。
（2）数据处理： 因为樱桃悬浮在图①中盐水中，樱桃的密度等于盐水的密度；设烧杯的底面积为S， 由图②和图③可得乒乓球受到的盐水的浮力：F1=ρ盐水V排g=ρ盐水S（h2-h1）g， 由图④和图⑤可得乒乓球受到的水的浮力：F2=ρ水V排水g=ρ水S（h4-h3）g， 因为乒乓球都是漂浮，所以乒乓球在水、盐水中受到的浮力相同，都等于乒乓球的重力，即：F1=F2，可得：ρ盐水S（h2-h1）g=ρ水S（h4-h3）g， 则：。 【答案】（1）。 （2）如图所示。
【点评】本题考查了密度的测量，能利用加盐的方法使樱桃悬浮，将测量樱桃的密度过渡为测量盐水的密度是本题的关键。
考点八：探究问题开放
（2017春?龙华区期末）现有一些器材：玻璃杯一只、硬纸片一块、鸡蛋一只、食盐及足量的水，请仿照示例选用这些器材（单组或组合）作二个实验，分别说明相关物理现象或规律。
实验
器材选择
简述做法、现象或者规律
示例
玻璃杯、水
透过盛水的杯子观察物体，说明光的折射
1
?
?
2
?
?
【解析】
器材器材选择
简述做法、现象或规律
1、玻璃杯、水、硬纸片
把玻璃杯装满水，用硬纸片盖住上面，倒转过来，水和纸片不会掉下来，说明大气有压强
2、玻璃杯、水、硬纸片、鸡蛋
把玻璃杯中放入半杯水，在杯上放硬纸片，在纸片上放鸡蛋，迅速将硬纸片抽去，鸡蛋落入水中，说明物体有惯性
【答案】见解析
【点评】利用生活中常见的物体做一些小实验来验证一些物理理论是考查的热点题型，它体现了物理来源于生活的学习理念。
变式跟进8 （2017秋?大兴区校级期中）生活处处有物理，现有这样一些器材：透明玻璃杯一个，一张白纸，一个小平面镜，足量的水，学生用钢尺，温度计，手电筒。请选择这些器材（可单独或组合）做两个小实验，分别说明相关的物理现象或规律。
【解析】选用玻璃杯、水、白纸可验证大气压的存在；选用钢尺、玻璃杯、水可验证光的折射现象。
器器材选择
简述做法、现象或规律
1、玻璃杯、水、白纸
把玻璃杯装满水，用白纸盖在上面，倒转过来，水和纸片不会掉下来，说明大气有压强。
2、钢尺、玻璃杯、水
把钢尺斜放在杯中，把玻璃杯中盛大半杯水，从钢尺侧面看到尺子向上弯折了，说明了光的折射现象。
【答案】见解析
【点评】本题考查选择相关器材设计实验验证物理规律，是中考的热点。
一、选择题
1．（2017?日照）王红阳同学到实验室做“测量物体运动的平均速度”的实验。请你从“长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺、温度计、薄木块、金属片、秒表、细线”中选出合适的实验器材，设计一个实验，测量小车通过斜面全程的平均速度v1和通过斜面上半段路程的平均速度v2．要求： （1）写出所选实验器材。 （2）画出实验装置图，并简要说明测量方法。
【解析】（1）实验器材：长木板、小车、薄木块、刻度尺、停表、金属片。
（2）测量方法： ①将长木板的一端用木块垫起。形成一个坡度较小的斜面，如图所示； ②把小车放在斜面顶端，金属片固定在斜面底端，用刻度尺测出车头到金属片的距离s1，用秒表测出小车从斜面顶端滑下到撞机金属片的时间t1，并将s1，t1记录在表格中。 ③将金属片移至斜面的中部固定，再把小车放在斜面顶端，用刻度尺测出小车到金属片的距离s2，用秒表测出小车从斜面顶端滑过上半路程s2所用时间t2，并将s2，t2记录在表格中。 ④根据公式及测量数据，分别计算出小车通过斜面全程的平均速度v1和小车通过斜面上半段路程的平均速度v2，并将测量的数据记录在表中；
路程名称
通过的距离/m
所用时间/s
平均速度（m/s）
全程
?
?
?
上半段
?
?
?
【答案】见解析
【点评】本题测量物体运动的平均速度，考查实验的原理及操作过程、减小误差应注意的问题和设计实验记录表格的能力。
2．（2017?大连）冬天，小红在洗漱间的水盆中放热水，洗漱间中平面镜的镜面变“模糊”了，她在镜前看不到自己在镜中的像。请分析说明镜面变“模糊”及看不到像的原因。
【解析】在洗漱间的水盆中放热水，洗漱间中平面镜的镜面变“模糊”了，是因为热的水蒸气遇到温度低的镜面时，在其表面发生液化现象，形成细小的小水珠，附着在平面镜的表面，人自然就看不清镜中的像。
【答案】见解析
【点评】分析生活中的热现象属于哪种物态变化，关键要看清物态变化前后，物质各处于什么状态；另外对六种物态变化的吸热和放热情况也要有清晰的认识。
3．（2016?吉林）夏天到了，家中温度较高。请你帮家人想出一个合理的降温办法并说明理由。
【解析】要使家中温度降低，可以开窗通风，加快室内空气流动，带走较多的热量；也可以在地上洒一些水，利用水的蒸发带走热量；还可以利用空调致冷。
【答案】见解析
【点评】此题是一道答案开放题，利用物理规律，联系生活实际，采取合理的措施，都是可以的。
4．（2016?温州）雨过天晴，有时天空会出现美丽的彩虹。如图为彩虹的形成示意图，根据图中信息并结合所学知识，对彩虹的形成作出解释。
【解析】夏天，雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光经雨滴发生折射形成各种单色光，各种单色光经雨滴的反射和折射后以不同角度射出，高度不同导致经雨滴折射进入人眼的单色光不同，使人观察到彩虹。这种现象叫做光的色散现象。
【答案】见解析
【点评】本题主要考查学生对：彩虹形成的原理的了解，是一道基础题。
5．（2016?天津）小红想测量一小金属块的密度，她在实验室里找到了一架天平，但没有砝码，除此之外还有如下器材：两个质量相近的烧杯、量筒、细线、滴管和足量的水（已知水的密度为ρ水）．请利用上述器材帮她设计一个实验方案，比较精确地测量金属块的密度。 要求： （1）写出主要实验步骤及所需测量的物理量； （2）写出金属块密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【解析】（1）主要实验步骤及所需测量的物理量： ①调节天平平衡； ②将两烧杯分别放在天平的两个盘中，并用滴管向质量较小的烧杯中加水，使天平再次平衡； ③用细线系住金属块，放入质量较大的烧杯中，向量筒中加入适量水，记下体积V1；再将量筒中的水加入质量较小的烧杯中，直到天平平衡，记下此时量筒中剩余水的体积V2； ④向量筒再加入适量水，记下体积V3，将金属块完全浸没在量筒的水中，记下体积V4； （2）由得，m=ρV，金属球和水的质量相等： 则ρ球（V4-V3）=ρ水（V1-V2）， 则。
【答案】见解析
【点评】本题是测量固体密度的实验，解决此题的关键是充分利用密度公式及水和金属块的质量相等关系，得出密度与体积的关系。
6．（2017?哈尔滨）实验小组要探究二力平衡条件。实验中每个钩码重力相同，摩擦力忽略不计。 （1）如图甲装置，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的方向 ，大小 ；当左右两端同时取下一个钩码时，如图乙，小车仍静止，此时F3 F4；当右端再挂上一个钩码时，如图丙，小车将做变速运动，此时F5 F6。 （2）在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，松手后，观察小车的情况，这样做可以探究什么问题？ （3）对比甲、乙、丙三次实验，当小车静止时，水平方向上受到两个力的大小关系如何？还能看出小车受非平衡力作用时，运动状态将怎样？
【解析】（1）根据二力平衡的条件可知，图甲小车静止，此时F1、F2的方向相反，大小相等；图乙小车仍静止，此时F3等于F4；图丙当右端再挂上一个钩码时，小车做变速运动，此时F5小于F6。 （2）图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，力的方向不在一条直线上，松手后小车会发生转动，这样做可以探究作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力，能否平衡？ （3）对比甲、乙、丙三次实验可知，当小车静止时，水平方向上受到两个力的大小相等；由图丙可知，小车受非平衡力作用时，运动状态将改变。 故答案为：
【答案】（1）相反；相等；等于；小于；（2）作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力，能否平衡？（3）大小相等；运动状态将改变。
【点评】此题考查了探究二力平衡实验中需要注意问题及实验中的一些重要步骤，牢固掌握二力平衡的四个条件是关键。此题考查比较全面，是一道基础题。
7．（2016?淄博）为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明选用以下能满足实验要求的器材做了一系列的实验：形状相同的木块和铁块、表面平整的长木板、弹簧测力计等。小明做的部分实验如表所示（实验时，长木板固定在水平桌面上）：
序号
实验方法
图示
1
把木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F1；
2
把铁块侧放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动铁块，使铁块做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F2；
3
木块在下，铁块在上叠放在一起后放到长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使它们做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F3．
?
小明发现，三次实验中弹簧测力计的示数均不相同，即F1≠F2≠F3，且F1＜F3。 （1）比较1、3两次实验，由F1＜F3得出的结论是
； （2）比较1、2两次实验，根据F1≠F2，小明认为：滑动摩擦力的大小与接触面积有关。小明得出这个错误结论的原因是 。 （3）实验中运用了转换法，把摩擦力的大小转换为 。为了保证转换的正确性，实验中采取的措施是 。 （4）小明想：木块表面粗糙还是铁块表面粗糙？请你利用现有器材增加一次实验，解决小明的问题。写出实验方法和结论：方法
；结论 。
【解析】（1）比较1、3两次实验可以看出，接触面相同，压力不同，最终拉力F1＜F3，可得出的结论是：接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； （2）比较1、2两次实验可以看出，两次的压力不同，接触面也不同，因此根据F1≠F2，得出：滑动摩擦力的大小与接触面积有关，这一结论是不可靠的。原因是他没有控制压力大小、接触面粗糙程度相同。 （3）实验中运用了转换法，把摩擦力的大小转换为拉力大小。为了保证转换的正确性，实验中应拉动木块做匀速直线运动，使摩擦力与拉力是一对平衡力。 （4）在步骤3的基础上，可将铁块叠放在木块之下，重复步骤3的实验，记下弹簧测力计的示数F4，比较F3和F4的大小； 若F3＞F4，则说明木块的表面粗糙，若F3＜F4，则说明铁块的表面粗糙。 【答案】（1）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； （2）没有控制压力大小、接触面粗糙程度相同； （3）拉力大小；拉动木块做匀速直线运动； （4）将铁块叠放在木块之下，重复步骤3的实验，记下弹簧测力计的示数F4，比较F3和F4的大小。若F3＞F4，则说明木块的表面粗糙，若F3＜F4，则说明铁块的表面粗糙。
【点评】本实验中，要熟知影响滑动摩擦力大小的因素，能运用控制变量法和转换法对实验的过程进行分析，并得出结论，是正确解答的关键。
8．（2017?宁夏）如图所示的行为不但违反交通法规，而且极其危险。请你根据所学的物理知识，选一个方面说明不应该这样做的原因。
【解析】摩托车超载行驶时，受力面积一定，压力增大，故压强变大，容易爆胎； 摩托车超载行驶时，惯性大，运动状态难以改变，容易造成交通事故； 摩托车超载行驶时，动能大，发生交通事故时伤害时会更严重。
【答案】见解析
【点评】此题考查压强和惯性，压强和惯性问题在我们的生活中经常遇到，和我们的生活密切相关，学习中要注意联系实际，用所学惯性知识解决生活中的实际问题。
9．（2017?吉林）如图所示，用细线悬挂着的轻质汤勺接近快速下落的水流时，轻质汤勺会向水流靠拢。请说明产生这个现象的原因。
【解析】由于水流动，汤勺和水流间的空气流动速度较快，汤勺和水流之间的空气压强较小，汤勺和水流的另一侧空气流速较慢，空气的压强较大；两侧的空气压力差将汤勺和水流压的靠拢。
【答案】见解析
【点评】要掌握流体压强跟流速的关系，能用流体压强解释有关的问题。
10．（2017?北京）浸在液体中的物体所受浮力为?F，物体排开液体的体积为?V，小明认为：任何情况下，F都与V成正比。请自选器材，设计实验证明小明的观点是错误的。
【解析】影响浮力大小的因素有两个：液体的密度与排开液体的体积有关； 小明认为：任何情况下，浮力F都与排开液体的体积V成正比；可以通过改变液体密度的方法来证明小明的观点是错误的。 实验步骤：①将挂在弹簧测力计挂钩上的铝块浸没在A容器的酒精中，铝块排开酒精的体积为铝块的体积V1，记录此时测力计的示数为F； ②将铝块从酒精中取出后擦干，再挂在测力计下慢慢浸入B容器中的水中，当测力计示数为F时，发现铝块没有全部浸入水中，即铝块排开水的体积V2＜V1。 这个实验证明铝块受到的浮力与铝块排开的体积不成正比，故小明的观点是错误的。 【答案】①将挂在弹簧测力计挂钩上的铝块浸没在A容器的酒精中，铝块排开酒精的体积为铝块的体积V1，记录此时测力计的示数为F； ②将铝块从酒精中取出后擦干，再挂在测力计下慢慢浸入B容器中的水中，当测力计示数为F时，发现铝块没有全部浸入水中，即铝块排开水的体积V2＜V1。 这个实验证明铝块受到的浮力与铝块排开的体积不成正比，故小明的观点是错误的。
【点评】本题是一道探究设计题，考查了称重法测浮力的方法，以及研究浮力大小与排开液体体积的关系。
11．（2017?江西）如图所示，是承承在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景，不计空气阻力，请你回答下列问题： （1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？ （2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由。
【解析】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高度升高，重力势能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变； （2）乒乓球运动到最高点时，不处于平衡状态；因为乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为零。
【答案】见解析
【点评】此题考查动能和势能的大小变化，平衡状态的判断，难度不大，属于基础题目。
12．（2015?葫芦岛）如图所示为高速飞行的飞机被飞鸟撞击后的情景。撞击时鸟粉身碎骨。飞机也严重受损。请利用你所学过的知识回答下面问题： （1）飞机受损后立即返航，在减速下降过程中，它的动能、重力势能是如何变化的？说明理由。 （2）从力的作用效果来看，飞机前段出现明显凹陷说明了什么？
【解析】（1）飞机减速下降过程中，飞机质量一定，速度减小，动能减小；所处高度降低，重力势能减小； （2）飞机被飞鸟撞击后，飞机前段受到飞鸟力的作用，出现明显凹陷，说明力可以改变物体的形状。
【答案】见解析
【点评】解决此类问题要结合影响动能、重力势能的大小因素以及力的作用效果进行分析解答。
13．（2017?义乌市）排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。 （1）解释整个过程中能量是否守恒。 （2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小△V之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。
【解析】（1）整个过程中能量守恒。排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度，是因为由于空气的摩擦，有一部分机械能逐渐转化为内能，但能量的总量是守恒的。 （2）排球从接触地面到形变最大的过程中，受到重力和地面给予的弹力的作用，开始时重力大于弹力，速度逐渐增大；当重力等于弹力时，速度达到最大值；最后重力小于弹力，速度逐渐减小，直至速度为零。同时这一过程中动能转化为排球的弹性势能。
【答案】见解析
【点评】熟知能量守恒的观点，会对排球的受力情况、机械能的转化情况进行分析是本题的关键。
14．（2016?黔东南州）人类生存和发展离不开各种能源，随着世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长，而化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源是可持续发展的趋势。我州某地建立大型风力发电场，如图所示。请你根据风力发电的特点和所学物理知识提出相关问题并回答。 示例： 问题：风叶转动是由什么能转化为什么能？回答：风能转化为风叶的机械能。 （1）问题： ？回答： 。 （2）问题： ？回答： 。
【解析】（1）问题：风力发电中的能量转化是怎样的？回答：将风能转化为电能； （2）问题：风能属于可再生能源还是不可再能能源？回答：风能是可再生能源； （3）问题：与化石能源相比，风能有哪些优点？回答：清洁无污染，可重复利用等。
【答案】（1）风力发电中的能量转化是怎样的？将风能转化为电能； （2）风能属于可再生能源还是不可再生能源？风能是可再生能源（合理即可）。
【点评】本题主要围绕风力发电的相关现象进行分析，自己提出问题并解答，有一定的开放性，但难度不大。
15．（2017?本溪）如图是一款电动剃须刀充电时的情景，充电过程中指示灯发光。请回答下列问题： （1）充电时，电池相当于电源还是用电器？ （2）LED指示灯主要是由什么材料制成的？ （3）使用剃须刀将胡须剪断，是属于力的哪种作用效果？
【解析】（1）给电动剃须刀的电池充电时是将电能转化为化学能，此时电动剃须刀的电池相当于用电器； （2）LED发光二极管是一种半导体器件； （3）使用剃须刀将胡须剪断，电动剃须刀改变了胡须的形状，属于力使物体发生形变。
【答案】见解析
【点评】本题考查了电池充电时的能量转化、LED灯的材料以及力的作用效果，属于综合性题目。
16．（2016?杭州）现有一个电压表，若干导线、两节干电池和一个开关，请你设计一个实验来判断两段材料不同，长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝电阻的大小。 （1）画出实验电路图。 （2）说明实验的步骤以及需要测量的物理量。 （3）小金认为，根据上述操作即可判断这两种材料导电性能的强弱，你认为小金得出结论的依据是什么？（不考虑温度对电阻的影响）
【解析】（1）将两节干电池串联，甲、乙合金丝串联接入电路，把开关并联在甲合金丝两端，把电压表并联在乙合金丝两端，如图所示：
（2）实验的步骤：以两节干电池为电源，用导线把两段材料不同，长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝串联进电路，把开关并联在甲合金丝两端，把电压表并联在乙合金丝两端，闭合开关，读出电压表示数为U1，断开开关，读出电压表示数U2。 （3）甲合金丝两端的电压为U1-U2，乙合金丝两端的电压为U2，根据欧姆定律，导体两端的电压等于电流和电阻的乘积，而串联电路中，电流处处相等，所以导体电压之比等于电阻之比，所以比较U1-U2和U2的大小关系，若U1-U2＞U2，则甲合金丝的电阻大于乙合金丝的电阻，若U1-U2＜U2，则甲合金丝的电阻小于乙合金丝的电阻，若U1-U2=U2，则甲合金丝的电阻等于乙合金丝的电阻，导体电阻越大，导电性能越弱，又因为影响电阻大小的因素有长度、横截面积、材料和温度，而长度、横截面积都相同，又不考虑温度对电阻的影响，则可判断两种材料导电性能的强弱。所以根据电压大小关系判断出电阻大小关系，再根据电阻关系判断材料导电性能的强弱。
【答案】见解析
【点评】本题是探究影响电阻大小的因素，能够根据电压的大小判断出电阻的大小是关键，分析时注意控制变量法的应用，此题有一定的拔高难度，属于难题。
17.（2017?天津）现有一个阻值为20Ω的定值电阻R0，一个电压约为15V的电源，一个量程为0～1A的电流表，一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计实验，测出约为10Ω的未知电阻Rx的阻值。要求： （1）画出实验电路图； （2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量； （3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【解析】（1）将电流表和已知电阻串联在干路上，将待测电路接在一个支路上，如下所示：
（2）①按上图连接电路； ②将开关的刀掷向1，记下电流表的示数I1； ③将开关的刀掷向2，记下电流表的示数I2； （3）在②中，由欧姆定律的变形公式，电源电压U=I1R0； 在③中，两电阻串联，电流表测电路中的电流，由欧姆定律的变形公式，电路的总电阻：，根据电阻的串联，待测电阻的电阻：。
【答案（1）如上所示；（2）①按上图连接电路；②将开关的刀掷向1，记下电流表的示数I1；③将开关的刀掷向2，记下电流表的示数I2； （3）。
【点评】本题考查在没有电压表的情况下设计实验方案测电阻，关键是要根据电流表的量程确定电路的连接。
18．（2017?鞍山）寒假，小雪同学到农村的奶奶家。由于天气很冷，她取出电炉子准备取暖。 1）当她把开关断开的电炉子的插头插人插座时，家中正在工作的用电器全部停止工作，请说明产生此现象的原因。 2）让电工修理完毕后，小雪开始使用电炉子。请解释：为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
【解析】（1）当她把开关断开的电炉子的插头插人插座时，家中正在工作的用电器全部停止工作，这个插座的火线和零线原来就互相接触形成了短路，则其他用电器就不会正常工作； （2）电炉在使用时，电炉丝和导线串联，通过的电流和通电时间t相同，因导线的电阻远小于电炉丝的电阻，所以，由Q=I2Rt可知，电流通过电炉产生的热量要多得多，故电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热的现象；
【答案】见解析
【点评】本题主要考查学生对焦耳定律及应用、串联电路电流关系的了解和掌握，知道电炉丝和相连接的导线为串联是本题的关键。
1. （2018?长春模拟）小明在探究“液体压强的大小与液体深度和液体密度的关系”实验中，所用的器材有：U形管压强计、烧杯、刻度尺，足量的酒精、水和盐水，已知ρ酒精＜ρ水＜ρ盐水。
（1）如图是U形管压强计。实验前，为了检查探头与U形管之间是否漏气，小明用手轻压探头的橡皮膜，同时观察U形管两侧液面 。
（2）在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时，记录的部分实验信息如下表：
①请将表格中a、b、c三处空缺的信息补充完整：
a、 b、 c、
②根据表中信息可得出的探究结论是 。
（3）在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时，三次实验现象如图所示。三个烧杯中的液面相平，U形管两侧液面的高度差相同，探头在液体中的深度不同。
小明根据三次实验现象，并结合（2）中②的结论，得出了该探究结论。请你简要说明他分析实验信息得出该探究结论的过程。
【解析】（1）实验前先检查U型管压强计左右两液柱是否等高，然后用手轻轻按压橡皮膜，同时观察U形管两侧液面是否出现高度差； （2）①根据液体压强的计算公式P=ρ液gh，因为ha＜hb＜hc，所以? Pa＜Pb＜Pc，故?a、b、c?分别为小、中、大； ②根据表中数据可得出的探究结论：液体密度一定，液体深度越深，液体压强越大； （3）分析表中可得出结论：液体密度一定，液体深度越深，液体压强越大，若将酒精中金属盒的深度小至虚线位置（与水中相同），深度变小，压强变小，△h?变小；同理，若将盐水中的金属盒深度增大到虚线位置（与水中相同），深度变大，压强变大，△h变大；综上推理可知：液体的深度相同，液体密度越大，液体压强越大。 【答案】（1）是否出现高度差；（2）小、中、大；同种液体，液体深度越大，液体压强越大；（3）在密度不同的液体中，压强相同时，液体密度越大，液体的深度越小，由此可知：液体的深度相同，液体密度越大，液体压强越大。
【点评】此题是“探究影响液体内部压强大小的因素”，考查了转换法和控制变量法在实验中的应用，同时考查了检查压强计是否漏气的方法，并考查了液体密度和深度对压强的影响。
2、（2016?北京）实验桌上有高度不同的发光物体A和B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏各一个．小华选用这些器材，探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”．小华的主要实验步骤如下：
①将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光物体A和光屏分别放在凸透镜两侧．调节发光物体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一高度．
②用刻度尺测出发光物体A的高度，并记录在表格中．
③将发光物体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中．
④将发光物体A放在光具座上距凸透镜20cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中．
根据以上叙述，回答下列问题：
（1）小华的探究过程中存在的问题： ．
（2）请你针对小华探究过程中存在的问题，写出改正措施：
【解析】（1）由题意探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”可知，应控制物距不变，且要改变物体的高度，多次实验后分析像的高度与物体的高度是否有关，而小华的探究过程中却没有改变自变量“物体的高度”，反而改变了应控制的变量“物距”。故不能达到探究目的； （2）根据控制变量法，应保持物距不变，改变发光物体的高度，具体的改正措施： 在第④步中，应当将发光物体B放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体B清晰的像，用刻度尺分别测量发光物体B及其像的高度，并记录在表格中。 【答案】（1）没有控制物距不变，并且没有改变物体的高度； （2）在第④步中，应当将发光物体B放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体B清晰的像，用刻度尺分别测量发光物体B及其像的高度，并记录在表格中。
【点评】 “探究凸透镜成像规律”是学生做过的、比较熟悉的实验，本题考查角度与以往相比有创新，计划探究的是“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”，是以“物体高度”为自变量。这就要求学生具有明确实验中“自变量”、“因变量”和“不变量”的能力。引导我们在探究教学中关注科学问题和实验设计的一致性，让学生真正体验探究的过程，理解探究过程中的科学方法。
3. （2016秋?济宁一模）在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5 V．
（1）图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上 打“×”，并在图中改正．
（2）闭合开关前，滑片P应位于 （选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W．
（4）小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）．
①只闭合开关 ，调节R2，使电压表的示数为2.5V：
②只闭合开关 ，调节 ，使电压表的示数仍为2.5V．
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1．；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2．则小灯泡额定功率的表达式P额= （用U额、R0、Ul、U2表示）．
【解析】（1）分析实物图可知，此时变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的， 电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡左侧连线改接到电压表左侧，如下图所示：
（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应为于阻值最大处，即B端； （3）图乙中，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A， 则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W； （4）①只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V； ②利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5V，此时R1=RL； ③将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，在③中，将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为U2，即为R1的电压， 根据串联电路电压的规律和欧姆定律有：，解得， -----①；小灯泡额定功率的表达式：-----②， 由①②得：。 【答案】（1）如上图；（2）B；（3）0.65；（4）①S、S1；②S、S2；R1的滑片； ③。
【点评】本题测灯的额定功率，考查了实物电路图的连接和注意事项、电流表读数、额定功率的计算及利用等效替代法求电阻和设计实验方案的能力，综合性强，难度大。
4、（2016?北京）在探究产生感应电流的条件时，小东采用了如图所示的实验装置．闭合开关后，小东左右移动金属棒AB，均未发现电流表的指针发生偏转．经检查，全部实验器材均无故障且连接无误．请你猜想电流表指针不偏转的原因是 ，
写出检验猜想的方法： ．
【解析】在探究产生感应电流的条件时，小东采用了如图所示的实验装置，闭合开关后，小东左右移动金属棒AB，电流表的指针均未发生偏转；经检查，全部实验器材均无故障且连接无误，而图中电流表量程为0～0.6A，由此可以猜想：感应电流太小，电流表的灵敏度太低，无法检测到该实验产生的微小电流； 检验方法：将电流表更换为灵敏电流计，闭合开关后，左右快速移动金属棒，观察灵敏电流计的指针是否发生偏转。 【答案】感应电流太小；将电流表更换为灵敏电流计，再进行实验。
【点评】本题利用开放的情景，考查了学生的课堂实验探究过程，考查学生在探究过程中的动手、动脑能力。
5. （2017?路北区二模）现有如下器材：一只可直立于水中的平底薄壁试管、水槽、足量的水和一把量程足够大的刻度尺.做实验测某液体密度：
（1）在水槽中放入适量的水,将试管直立于水中待其漂浮时,用刻度尺测出水面到试管底部的深度记为h1
(2)在试管内倒入待测液体后试管仍漂浮,测出水面到试管底部的深度记为h2
(3)____________________ （补充）
(4)待测液体密度表达式____________
(5)交流评估:针对上述实验步骤写出操作不方便之处 （写出一条即可）。
【解析】Sh3-ρ水gSh1=ρ水gS（h3-h1）， 因为试管中液体和水的体积相等，V液=V水，所以， 即：，解得：。
【答案】（3）试管内倒入一定量的液体至标记处放入水中，当试管再次直立于水中漂浮时，用刻度尺测出水槽中水面到试管底部的距离记为h3；（4）；水面到试管底部的距离不易测量。
【点评】本题考查液体密度的测量，是密度、漂浮条件和阿基米德原理的综合应用，有一定难度。在水和液体体积相等时，关键是得到水的液体的重力大小。
6、（2016秋?济宁期中）小华学习做饭的过程中，经常加热油和水，他猜想油的比热容比水小。 （1）能够支持她这一猜想的事实是 A．同样情况下，油升温比水快???B．油能把食物炸黄，而水不能 C．油能漂在水面上????D．油比水难蒸发 （2）为了验证猜想，小华向两个同样的烧杯里分别倒入 相同的水和油，并测量它们的初始温度。两温度计示数相同，如图9所示，它们的初始温度为 ℃。 （3）小华猜想：物体温度升高吸收的热量可能与质量和物质种类有关。物理研究物体温度升高吸收的热量与物质种类有关，她制定了两个方案： A．让研究对象都升高相同的温度，然后比较它们吸收热量的多少； B．让研究对象都吸收相同的热量，然后比较它们升高温度的高低； （a）能够准确地控制物体吸收热量的多少，使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量是本次实验的关键。为了做到这点，实验中你的做法是： 。 （b）某同学做了如下实验：在2个相同的闪避中分别盛有水和油，用两个电加热器进行加热，下表是他们的实验记录，根据实验记录回答下列问题：
烧杯号
液体
质量/g
升高的温度/℃
加热时间/min
1
水
300
25
6
2
油
300
30
6
该同学选择的方案 ，在实验中控制 和 相同，这种实验方法称为 ，比较的结果是 比热容大。
【解析】（1）油比水的比热容小，说明质量相同的油和水在温度的变化量相同时，油比水吸热少，或质量相同的油和水吸收相同热时，油比水温度升高的多，故选A。 （2）若要验证猜想，小华应向两个同样的烧杯里分别倒入质量相等的水和油，并测量它们的初始温度。 通过温度计液面的位置可以判断玻璃泡在下方，现在是零上的温度，所以它们的初始温度为20℃。 （3）为使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量，可使用相同规格的电加热器； 由表中实验数据可知，实验控制物质吸收的热量相等，因此该同学采用了实验方案B；在实验中控制水和油的质量相等，控制水与由吸收的热量相等，这种实验方法是控制变量法；由表中实验数据可知，吸收相等的热量，水温度变化量较小，因此水的比热容较大。 【答案】（1）A；（2）质量；20；（3）使用相同规格的电加热器；B；水与油的质量；吸收的热量；控制变量法；水。
【点评】比热容是物质的吸热本领，比较比热容的大小时，要在吸收相同的热量时，比温度的变化量，或在温度变化相同时，比较吸收热量的多少。
7、（2015?北京）小京利用铝块、细线、量筒和适量的水测量一个形状不规则的小蜡块的密度．如图所示的四个图是小京正确测量过程的示意图．图中V0、V1、V2、V3分别是量筒中水面所对应的示数．已知水的密度为ρ水，利用图中测量出的物理量和ρ水计算小蜡块的密度，写出小蜡块密度的表达式：ρ蜡= ．
【解析】乙图，蜡块漂浮在水面上，所以G=F浮=G排，可知m=m排=ρ水（V1-V0）； 由丙、丁知，蜡块的体积V=V2-V3；蜡块的密度。 【答案】。
【点评】本题是来测量蜡块密度的实验，实验中应用了漂浮时浮力与重力相等的特点，根据阿基米德原理来计算浮力，同时注意实验中测量蜡块体积的方法。
8、（2016?建昌县三模）小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点。实验前，他注意到U形管两边的液面已处在同一水平线上，如图甲所示。
（1）当他将金属盒浸没于水中后。发现U形管两端液面如图乙所示的情景，则实验装置可能出现了_____________问题。
（2）排除故障后．他重新将金属盒浸没于水中，发现随着金属盒没入水中的深度增大， U形管两边液面的高度差逐渐变大，如图丙所示，由此可知液体内部的压强与________ 有关。
（3）接着小强要探究液体内部压强与液体密度的关系．则应保持________________不变。
（4）小强保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，实验情形如图丁所示。比较丙、丁两次实验，小强得出了：在同一深度，液体的密度越大，其内部的压就越大的结论。你认为他的结论是否可靠？________ 。原因是：________________________ 。
【解析】（1）当他将金属盒浸没于水中后。发现U形管两端液面相平，一定出现漏气现象，橡皮管出现破裂。所以在使用压强计之前要用手轻压金属盒，看U型管液面是否变化。 （2）金属盒没入水中的深度增大，U形管两边液面的高度差逐渐变大，所以在液体密度一定时，液体越深，液体压强越大，所以液体压强跟液体深度有关。 （3）小强保持丙图中金属盒的位置不变，并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后，液体是深度增大，密度增大，U型管左右液面差增大，没有控制深度不变，不能探究液体压强跟密度的关系。 【答案】（1）橡皮管破裂；（2）浸入液体的深度；（3）不可靠；小强没有考虑到烧杯中因加入盐水而使金属盒到液面的深度发生了变化。
【点评】掌握液体压强大小的影响因素，利用控制变量法探究液体压强大小的影响因素。
9、（2017?顺义区一模）闷热的夏天，小明将一瓶矿泉水放在冰箱中较长时间后取出，一会儿发现瓶外壁出现小水珠。用干毛巾擦净，过一会儿又出现小水珠。小明认为这是瓶内的水往外渗出后，附着在瓶外壁上。请你设计一个实验证明小明的结论是错误的。
【解析】（1）器材：天平、冷藏后的一瓶矿泉水、干布或毛巾。 （2）实验步骤和实验现象，先用天平称出刚取出的矿泉水瓶的质量m1，过一段时间后，用抹布把矿泉水瓶外的水抹去，再用天平称出矿泉水瓶的质量m2，如果m1=m2，则水不是从矿泉水瓶内渗出的，即小明的观点是错误的。
【答案】见解析
【点评】对于实验设计题，首先要求自己有明确的思路，然后根据思路进行分析器材；本题的关键是明确可以通过比较质量验证饮料瓶是否漏水，然后在确定器材、步骤以及实验现象。
10.（2018?宝应县一模）牛奶密度是检验牛奶品质的一项重要指标，小明为了比较市场上两种不同品牌牛奶的密度，设计了如下实验： （1）通过观察比较牛奶的密度 小明将一正方体塑料块先后放入两种牛奶中，让它漂浮在液面上，观察塑料块露出液面的体积，露出液面体积较大的牛奶的密度较 。又将压强计的金属盒先后放入两种牛奶中的同一深度，观察U形管液面的高度差，高度差较大的牛奶的密度较 。 （2）小明用天平和量筒测牛奶的密度时，最初测得烧杯和牛奶的总质量是?37.4g，图（甲）显示的是他将烧杯中一部分牛奶倒人量筒后，烧杯和剩余牛奶的质量；图（乙）显示的是从烧杯中倒人量筒内牛奶的体积。量筒中牛奶的质量为
g，牛奶的密度为 kg/m3； （3）小莉同学却按以下步骤来测量牛奶密度；①用调节好的天平测出空烧杯的质量m1；②向烧杯中倒人一些牛奶，测出它们的总质量是m2；③再将烧杯中的牛奶倒人量筒中，测出牛奶的体积V；④根据ρ=（m2-m1）/V算出牛奶密度。你认为，小莉这种方法测出的密度值可能偏 ?（大/小），原因是
。 （4）小强利用弹簧测力计、烧杯、石块、细绳和水等物品测量牛奶的密度。其操作步骤是： ①用弹簧测力计测出石块的重力为G； ②将石块浸没在水中，弹簧测力计的示数为F1； ③
（写出具体方法和要测出的物理量并用字母表示）： ④牛奶密度的表达式为ρ牛奶= （用测出物理量的字母表示，水的密度用ρ水表示）。
【解析】（1）塑料块能漂浮在两种牛奶中，说明所受的浮力都等于塑料块自身的重力。根据浮力的公式F浮=ρ液gV排，谁的密度大，谁排开的液体体积就小，因此，露出液面体积较大的牛奶的密度较大； 根据液体内部压强公式p=ρgh，当金属盒在两种牛奶中的深度相同时，密度越大的牛奶，产生的压强越大，因此，压强计高度差较大的牛奶的密度较大； （2）①最初测得烧杯和牛奶的总质量是m总=37.4g，由图甲，烧杯和剩余牛奶的质量m1=10g+5g=15g， 所以烧杯中牛奶质量：m=m总-m1=37.4g-15g=22.4g； 由图乙，量筒的分度值为2ml，牛奶体积V=20ml=20cm3， 所以牛奶密度：； （3）当测出牛奶的质量后，把烧杯中的牛奶全倒入量筒时，烧杯中不可避免会有剩余，倒入量筒中的牛奶（体积）就会减少，在质量一定时，体积变小密度就会变大； （4）③将石块浸没在牛奶中，弹簧測力计的示数为F2； ④根据阿基米德原理可知，石块在水中的浮力为F浮水=G-F1=ρ水V排g，即；石块在牛奶中的浮力为F浮牛奶=G-F2=ρ牛奶V排g，即， 所以有：，化简得：。 【答案】（1）大；大；（2）22.4；1.12×103； （3）大，烧杯中的牛奶倒入量筒后，烧杯还会沾有部分牛奶；（4）③将石块浸没在牛奶中，弹簧測力计的示数为F2；④。
【点评】本题考查了利用实验的方法比较液体密度以及液体密度的测量，考查知识点多，综合性强，是一道好题。
11.（2017?嘉兴模拟）在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时，小辉认为“物体接触面的粗糙程度越粗糙物体所受滑动摩擦力越大”。水平桌面上有符合实验要求的带滑轮的木板，一个大小适中的木块，以及材料相同、表面粗糙程度不同的几张砂纸、弹簧测力计和细线。“目数”代表着砂纸的粗糙程度，“目数”越低砂纸越粗糙。现有图1所示的砂纸的规格是500目、1000目、2000目、3000目。请你利用上述器材在图2的装置上设计实验证明此观点。请你写出实验步骤和评价标准。
【解析】
步骤：①如图2所示组装装置，分别将500目、1000目、2000目、3000目的砂纸放在木板下，将木块放大砂纸上，匀速竖直向上拉动测力计，分别记下测力计的示F1、F2、F3、F4， ②根据f=F计算出滑动摩擦力f的大小； ③比较目数与F的大小关系。 评价标准：若F1＞F2＞F3＞F4，则“目数”越低砂纸越粗糙。
【答案】见解析
【点评】本题是探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，利用控制变量法，需控制压力大小相同，利用不同的砂纸来改变接触面的粗糙程度，注意利用二力平衡的知识测量摩擦力的大小。
12、（2017秋?利辛县期中）如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。 （1）当入射角i在一定范围内由小变大时，会发现折射角γ随入射角的增大而
（选项“增大”或“减小”），且折射角总是大于相应的入射角。 （2）当入射角i增大到某一值时，折射角γ会达到最大值，该最大值是 。 （3）若继续增大入射角i，将会发现不再有 （选填“反射”或“折射”）光线，这种现象在光学上被称作 （选填“全反射”或“全折射”）现象。
【解析】（1）由光的折射规律可知，使入射角i在一定范围内由小变大，会发现折射角γ也由小变大，且折射角总是大于相应的入射角； （2）当入射角i增大到某一值时，折射角γ会达到最大值，该最大值是90°； （3）若继续增大入射角i，将会发现不再有折射光线，而只存在反射光线，这种现象在光学上被称作全反射。
【答案】（1）增大；?（2）90°；?（3）折射；全反射。
【点评】本题考查了光的折射规律的探究实验，考查的内容主要涉及两角的变化规律，是我们应该重点理解的。
13、（2017春?双台子区校级月考）小明在做“用伏安法测电阻”的实验中，所用的器材有3V的电源，最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，待测电阻Rx及如图甲所示的其它器材。
（1）连接电路时，开关应处于 状态。 （2）如图甲，实验电路还未连接完整，请用笔画线代替导线在答题卡相应图中将实验电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时，电流表的示数增大。 （3）调节滑动变阻器进行多次测量，其中一次当电压表的示数为2V时，电流表对应的示数如图乙所示，则本次测得的待测电阻Rx= Ω，多次测量的目的是 。 （4）若只用一个电压表和一个已知阻值的定值电阻R也可测出Rx阻值。如图丙。 实验步骤：a、S断开时，读出电压表示数U1；b、 ； 表达式：Rx= 。
【解析】（1）连接电路时，为保护电路，开关应处于断开状态； （2）要求滑动变阻器滑片向右移动时，电流表的示数增大，即变阻器连入电路的电阻变小，即滑片以右电阻丝连入电路中，如下图所示：
（3）调节滑动变阻器进行多次测量，其中一次当电压表的示数为2V时，电流表对应的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A， 则本次测得的待测电阻，多次测量的目的是取平均值减小误差。 （4）若只用一个电压表和一个已知阻值的定值电阻R也可测出Rx阻值，如图丙。 实验步骤：a、S断开时，读出电压表示数U1；b、S闭合时，记下电压表示数U； S断开时，两电阻串联，电压表测待测电阻的电压，电压表示数U1； 闭合S时，R短路，电压表示数U即电源电压3V，根据串联电路电压的规律，R的电压UR=3V-U1，由欧姆定律，通过R的电流，即电路中的电流， 则待测电阻。 【答案】（1）断开；（2）如上图所示；（3）10；取平均值减小误差；（4）S闭合时，记下电压表示数U；。
【点评】本题用伏安法测电阻，考查实验注意事项、电路的连接、电表的读数及电阻的测量、数据的处理和设计实验方案的能力。
14、（2017春?市北区期中）综合实验（可以配图说明）： 要探究“压力作用效果与物体密度的关系”，要求选择7种器材，请完成实验设计方案（可以配图说明）
器材
A．海绵、B．刻度尺、C．质量不同的砝码、D．底面积和质量相同的实心铜铁铝金属块、E．底面积和体积相同的实心铜铁铝金属块、F．天平、G量筒、H．水、I．细线、J．弹簧测力计。请选择的 器材序号为：
实验 步骤
， 分析数据，得出结论。
数据 记录 表格
【解析】要探究“压力的作用效果与物体密度是否有关”，应通过海绵的形变程度来反映压力的作用效果，同时控制压力和受力面积相同，只改变物体的密度。因此，可用到的器材还应该有底面积和质量相同的实心铜铁铝金属块；再分别将其放在海绵上，测量海绵的凹陷深度，比较现象得出结论。 实验步骤： （1）选取底面积和质量相同的实心铜、铁、铝金属块，用天平测出其质量； （2）用细线拴好，浸没在量筒的水中，利用排水法测出三个金属块的体积； （3）利用密度公式求出三个金属块的密度； （4）将这些实心铜、铁、铝金属块分别放在海绵上，用刻度尺测量陷入的深度。 记录表格：
物体
铜块
铁块
铝块
质量（g）
?
体积（cm3）
?
?
?
密度（g/cm3）
?
?
?
海绵凹陷的深度/cm
?
?
?
【答案】器材：A、B、D、F、G、H、I； 实验步骤：（1）选取底面积和质量相同的实心铜、铁、铝金属块，用天平测出其质量； （2）用细线拴好，浸没在量筒的水中，利用排水法测出三个金属块的体积； （3）利用密度公式求出三个金属块的密度； （4）将这些实心铜、铁、铝金属块分别放在海绵上，用刻度尺测量陷入的深度。 数据记录表格如上所示。
【点评】本题解答的关键是明确实验的目的，围绕实验目的设计思路，并合理地运用转换法和控制变量法。重点是如何控制压力和受力面积相同，只改变物体的密度。
15.（2017?菏泽模拟）某实验小组的同学用如图所示器材测量小灯泡的电功率。已知电源电压恒为6V?不变，待测灯泡的额定电压为3.8V，功率估计在1.1W左右。
（1）请在图甲中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路。 （2）请根据实物图在虚线框内画出对应电路图。 （3）连接电路时，开关应该 。闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于 端（选填A或B）。 （4）闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，此时电路故障为 。 （5）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器换片P，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图丙所示为 A，则待测灯泡的额定功率为 W； （6）若实验器材中电压表0～15V?量程被损坏，利用如图器材怎样测定待测灯泡的额定功率？简要步骤。
。
【解析】（1）灯的额定电压为3.8V，电压表选用大量程与灯并联，如下左图所示：
（2）根据实物图作出电路图，注意各元件一一对应，如上右图所示； （3）为了保护电路，在按电路图连接电路时，应先将开关断开；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应调至阻值最大处，根据电路连接可知，应该将滑片调至B端； （4）由上分析，闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，灯泡不亮，电压表示数接近电源电压连好电路，出现故障的可能原因是小灯泡断路了； （5）图中电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以示数为0.3A；额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W； （6）步骤：①灯泡和滑动变阻器串联在电路中； ②把电压表并联在滑动变阻器的两端； ③滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V； ④读出电流表示数。 【答案】（1）见上左图；（2）见上右图；（3）断开；B；（4）小灯泡断路；（5）0.3；1.14； （6）把电压表和变阻器并联，移动滑片使电压表示数等于2.2V，读出电流表示数。
【点评】本题考查了伏安法测小灯泡额定功率的实验，考查了电路的连接及画电路图、实验注意事项、电流表读数、故障的分析、求额定功率及设计实验方案等内容，涉及的知识点较多，综合性较强，均为考试的重要内容。
16、（2016春?鄂州期末）小明将一个乒乓球压入水中的过程中。明显感受到浮力的作用，他想设计一个实验测出乒乓球刚好浸没到水中时受到的浮力（水的密度用ρ水表示）．实验提供的器材如图所示：
（1）请你从图中选出实验所必需的实验器材： ； （2）为了完成实验任务。需要测量的物理量是： ； （3）乒乓球所受浮力的表达式为：F= ； （4）实验评估：测出的乒乓球受到的浮力会 （填“偏大”或“偏小”）
【解析】（1）实验所必需的实验器材：溢水杯，烧杯，托盘天平； （2）①先用天平测出空烧杯的质量m1； ②在溢水杯中盛满水，将烧杯放在溢水口的下方，用手指或细针将乒乓球刚好浸没到水中，用天平测出烧杯和溢出水的总质量m2， （3）用总质量减去空烧杯的质量即为排开水的质量，即m排=m2-m1； 根据阿基米德原理可得，乒乓球刚好浸没到水中时受到的浮力：F=G排=m排g=（m2-m1）g； （4）用手指或细针将乒乓球压入水中时，会使排开水的质量偏大，根据阿基米德原理可知，浮力的测量值偏大。 【答案】（1）B、C、E；（2）空烧杯的质量，溢出的水和烧杯的总质量；（3）（m2-m1）g；（4）偏大。
【点评】本题主要考查了阿基米德原理的应用，关键要注意减小测量误差。
17、（2016?信阳模拟）物理老师在做“碘的升华”实验时，用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热，如图所示，发现碘升华管内出现紫色的碘蒸汽，小红同学查阅资料发现，常压下，碘的熔点为113.60℃，碘的沸点为184.25℃，酒精灯火焰的温度约400℃，根据这些资料，小红认为实验中，碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程，老师的实验并不能得到碘升华结论，针对小红的之一，请设计一个实验，证明碘能从固态直接变为气态，可以选用上述器材或补充必要的辅助器材，写出实验方案并简要说明。
实验设计： 。 简要说明：
。
【解析】①实验设计：为了控制碘受热的温度不高于碘的熔点，应将放有少量固态碘的碘升华管放在烧杯里的水中，用酒精灯对烧杯加热； ②原因：常温常压下，水沸腾时的温度为100℃，低于固态碘的熔点，不会发生熔化现象，证明出现的紫色的碘蒸气是固态碘直接升华来的，说明小红的观点是错误的。 【答案】为了控制碘受热的温度不高于碘的熔点，应将放有少量固态碘的碘升华管放在烧杯里的水中，用酒精灯对烧杯加热；常温常压下，水沸腾时的温度为100℃，低于固态碘的熔点，不会发生熔化现象，证明出现的紫色的碘蒸气是固态碘直接升华来的，说明小红的观点是错误的。
【点评】在做“碘的升华”的实验时，为了防止由于汽化而产生碘蒸气，故要控制温度低于低于碘的熔点、沸点温度，才能使实验现象更有说服力。
18、（2017?威远县校级二模）有一个灯泡L，上面只标有“2.5V”的字样，如图甲所示，是小明所在实验小组测量小灯泡L电阻的实物图，电源电压约为3V．则：
（1）为了比较准确的测量小灯泡L的电阻，请将图甲中的电路连接完整（要求滑片P向左移动时，灯泡L变暗）。 （2）电路正常后，他们分别测出了小灯泡L的几组电压U和电流I值。其中，当小灯泡L正常发光时，电流表的示数如图乙所示，那么，小灯泡L正常工作时的电阻大小为 Ω。 （3）完成该实验后，小明想用原来电路来测量某一定值电阻Rx的阻值，但他操作有误；在未断开开关S的情况下，直接将小灯泡L从灯座上取下，那么，取下灯后，电压表的示数将约为 V。 （4）小明实验小组的小聪同学认为：在电学实验中，往往认为电压表对测量的电路没有影响，事实上电压表有较大的电阻（简称内阻Rv），在电路中有很小电流通过电压表，电压表的示数等于这个很小的电流与其内阻Rv的乘积，小聪现在想测量一个未知电阻Rx（大约2KΩ～3KΩ）的阻值，身边的器材有：2节干电池（电压接近3V）、未知电阻Rx、开关S两个、导线若干，另外，提供可选择的器材还有3个： a、电流表A1（0～0.6A，内阻约为0.02Ω）； b、电流表A2（0～5mA，内阻约为0.10Ω）； c、电压表V（0～3V，内阻Rv=3KΩ）。 小聪利用已有的器材并在可选器材中选择了一个，准确地测量了未知电阻Rx的阻值。那么，①请你在虚线方框中，画出小聪设计的实验电路图。
②完成实验步骤：A、按照电路图连接电路， ；B、
。 ③用测量的物理量和已知物理量的字母表示Rx= 。
【解析】（1）由灯泡的额定电压为2.5V可知，电压表的量程为0～3V，且电压表与灯泡并联； 滑片P向左移动时，灯泡L变暗，说明电流变小，则滑片左移时接入电路中的电阻变大，即变阻器右下方接线柱必须接入电路中；如下图所示：
（2）小灯泡正常发光时两端的电压UL=2.5V， 由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数IL=0.2A， 由可得，小灯泡L正常工作时的电阻； （3）直接将小灯泡L从灯座上取下时，则电压表串联在电路中测电源两端的电压，电压表的示数接近电源的电压3V； （4）①因电压表的内阻和电阻Rx的阻值都很大，则电路中的电流很小，且由题知只能在可选器材中选择一个，故应选择电压表；实验中需要根据串联电路的分压特点进行设计，故需要用到电压表与电阻Rx串联，开关并联在Rx两端，如下图所示：
②完成实验步骤： A、按照电路图连接电路，闭合开关S1、断开开关S2，记下电压表的示数U1； B、同时闭合开关S1、S2记下电压表的示数U2； ③Rx表达式的推导：同时闭合开关S1、S2时，电路为Rv的简单电路，电压表的示数U2等于电源的电压，闭合开关S1、断开开关S2时，Rx与Rv串联，电压表示数为Rv两端的电压，即电压表两端的电压Uv=U1，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，Rx两端的电压：Ux=U2-U1，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：，即，解得：。 【答案】（1）如上图所示；（2）12.5；（3）3；（4）①设计的电路图如上图所示；②a、闭合开关S1、断开开关S2记下电压表的示数U1；b、同时闭合开关S1、S2记下电压表的示数U2。③。
【点评】本题考查了电阻的测量实验，涉及到实物电路图的连接、电流的读数、欧姆定律的应用以及实验现象的判断，关键是理解等效代替的思想能把电压表看成定值电阻和纯电压表串联。
19、（2017?信阳一模）小明有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是从学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。
（1）为了完成实验目的，请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移动时灯泡变亮）。 （2）闭合开关，他发现灯泡不亮，电流表、电压表均有较小示数，原因可能是
；之后当小灯泡正常发光时，电流表如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻是 Ω。 （3）同组的小华认为这样测量的电阻值不准确，应该再多测几组数据求平均值，对此你的看法是 。 （4）做实验过程中由于电流表发生故障，小丽向老师要了一个已知阻值为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，设计了如图丙所示的实验电路，同样测出了小灯泡正常发光时的电阻，请你帮她完成下列实验步骤： ①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点 （选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为 V。 ②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到另一触点，读出电压表的示数为U。 ③小灯泡正常发光时电阻的表达式为R= （用已知量和测量量表示）。
【解析】
（1）额定电压为3.8V，电压表选用大量程，与灯并联，滑片向左移动时灯泡变亮，即电阻变小，故将滑片以左电阻丝接入电路中，与灯串联，如下所示：
（2）闭合开关，电流表、电压表均有较小示数，说明电路为通路，他发现灯泡不亮，说明电路中电流较小，电路中电阻较大，原因可能是：将变阻器下面两个接线柱连入了电路中了； 之后当小灯泡正常发光时，电流表如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.38A，则小灯泡正常工作时的电阻是； （3）由于灯丝电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，取平均值没有意义所以电流与电压不成正比，做法是错误的； （4）①灯泡的额定电压为3.8V，闭合开关S1、S2接2，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V，灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接1，读出电压表示数U。 ③通过灯泡的电流：， 灯泡的电阻：。 【答案】（1）见上图；（2）将变阻器下面两个接线柱连入了电路中了；10；（3）是错误的，灯的电阻随温度的升高 而变大，取平均值没有意义；（4）①2；3.8；③。
【点评】本题考查了连接实物电路图、反常现象分析、实验操作、灯丝电阻与温度的关系等，最后一问：实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题。
20、（2017?营口模拟）在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行了探究，变阻器规格是“10Ω1A”，电源电压3V并保持不变。
（1）根据连接的实验电路1可知，电表甲应是 表。 （2）闭合开关前，应进行的操作应该是 。 （3）正确连线后，闭合开关时发现，无论怎样移动滑片电流表指针几乎不动，电压表示数接近3V，原因可能是 。 （4）先接入15Ω的电阻，调节滑片时电压表示数为2V，观察到电流表示数为0.13A，并记录到表格中；用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，应将滑片向
端（选填“左”或“右”）移动，才能使电压表示数为2V，并记录下电流表示数为0.2A；用5Ω电阻代替10Ω电阻接入电路，正确操作后，电流表示数为0.4A。 （5）分析三次的实验数据，可得出电流与电阻的关系是 。 （6）若诗同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，为了使实验能顺利进行，要换用更大的变阻器，则换用的变阻器的最大阻值最少为
Ω。 （7）实验结束后小明发现实验室有一个灯泡L标有“X?V??0.3A”字样，其中额定电压看不清，小明设计出了利用已知电阻R0、滑动变阻器、电流表、开关等测出小灯泡额定功率的电路，如图2所示。请根据电路图写出测量的实验步骤：① ；
② ；
额定功率表达式P额= 。
【解析】（1）由电路图知：甲表并联在待测电阻两端，是电压表； （2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片在阻值最大处； （3）闭合开关时，电流表无示数，则电路断路，电压表有示数，则与电压表并联的电阻断路； （4）因为导体电流与电阻关系中要保持R两端电压不变，当用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，总电阻减小，根据欧姆定律可知电路中电流变大，滑动变阻器分得的电压变大，电阻分得的电压减小，所以应调节滑片向右移动，减小滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数保持不变； （5）三次实验电阻分别为15Ω、10Ω、5Ω，三次通过的电流分别是0.2A、0.3A、0.6A．每次的电流与电阻和乘积相等，由此可得：电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比； （6）电源电压为3V，根据串联电路电压的规律，所以变阻器要分去的电压为3V-2V=1V，即变阻器的电压为定值电阻电压的，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻为×30Ω=15Ω，即变阻器的最大阻值至少为15Ω。 （7）①闭合S1断开S2调节滑动变阻器使电流表示数为0.3A，②闭合S2断开S1读出电流表示数I；P额=0.3A（I-0.3A）R0 【答案】（1）电压；（2）将滑动变阻器阻值调到最大；（3）定值电阻断路；（4）右；（5）电压一定时，电流与电阻成反比；（6）15； （7）①闭合S1断开S2调节滑动变阻器使电流表示数为0.3A；②闭合S2断开S1读出电流表示数I；0.3A（I-0.3A）R0。
