专题04 光学、热学、力学和电学实验（实验探究题）--【好题汇编】2024年中考物理三模试题分类汇编（湖南专用）

专题04：光学、热学、力学和电学实验（实验探究题） 本专题选自湖南省2024年各地的二模模拟考试题，包含了较为典型的光学实验、热学实验、力学实验和电学实验，并根据出现频次的高低进行选择。 本节考察内容如下： 一、光学实验 1 二、热学实验 4 三、力学实验 5 四、电学实验 11 一、光学实验 1．（2024·湖南·三模）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，物理学习小组使用了如图所示的装置进行实验。光具座上的凸透镜位于0刻度线处，数值向左、右依次增大；在标有均匀格子的面板上制作字母“F”形LED灯，光屏上标有同样大小的均匀格子。 （1）用“F”形LED灯代替点燃的蜡烛的优点有： 。（答一点） （2）为了便于观察实验现象，实验环境应该 （选填“较亮”或“较暗”）一些。 （3）当“F”形LED灯、凸透镜、光屏在如图所示位置时，刚好能在光屏上看到清晰的像。该像是 （选填“倒立放大”“倒立缩小”或“正立放大”）的实像。 （4）将“F”形LED灯向左移动10cm，移动光屏，光屏上再次成清晰的像，光屏上像的大小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 发光稳定 较暗 倒立放大 变小 【详解】（1）蜡烛燃烧过程会污染环境，而且火焰会左右晃动，不稳定，还会烧短，造成像不在光屏中央一系列问题，“F”形LED灯代替点燃的蜡烛的优点环保、发光稳定。 （2）实验需要“F”形LED灯发出的光经过凸透镜达到光屏显示出来，外界环境光会影响实验，所以需要环境暗一些。 （3）由图可知，物距小于像距，符合凸透镜成像规律，物距在一倍焦距到两倍焦距之间，像在两倍焦距以外，成倒立、放大的实像。 （4）将“F”形LED灯向左移动动时，物距变大，像也会向左移动，像距变小，物远像近，像变小。 2．（2024·湖南衡阳·三模）在“探究凸透镜成像的规律”实验中： （1）在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者的高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛；调节高度的目的是使像能呈现在光屏中央； （2）实验中，当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上承接到蜡烛清晰的像（像未画出），这个实验现象可以说明 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）的成像特点； （3）若蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜，光屏上能得到清晰的像，若取下眼镜，要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜。 【答案】 需要 照相机 靠近 【详解】（1）[1]实验中，观察的是烛焰的像，实验前应通过调节使烛焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心三者在同一高度上，所以，调节三者高度时，需要将蜡烛点燃。 （2）[2]如图所示，物距大于像距，成的是倒立、缩小的实像，这个实验现象可以说明照相机的成像特点。 （3）[3]近视眼镜是凹透镜，对光起发散作用，若取下眼镜，则像距变小，要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜。 3．（2024·湖南邵阳·三模）在做“探究凸透镜成像规律”的实验中： （1）小明正确安装并调节实验装置后，各元件位置如图所示，此时在光屏上得到一个清晰的像，则该像是倒立、 的实像。生活中的 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的； （2）接着小明在不改变各元件位置的情况下，将原凸透镜更换成一个焦距稍小的凸透镜，发现光屏上的像变模糊，这是在模拟 （选填“近视眼”或“远视眼”）的形成原因；此时，在不改变蜡烛和凸透镜（包括位置）的情况下，要使光屏上得到清晰的像，应将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。 【答案】 缩小 照相机 近视眼 靠近 【详解】（1）[1][2]由图可知，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，是照相机的工作原理。 （2）[3][4]将原凸透镜更换成一个焦距稍小的凸透镜，光线会提前会聚成像，相当于近视眼的成因；由于像距变小，要使光屏上得到清晰的像，光屏应靠近凸透镜，减小像距。 4．（2024·湖南岳阳·三模）学习了凸透镜成像知识后，小君同学自制了一个水透镜来探究凸透镜成像的规律。 （1）小君让一束平行光射向凸透镜，移动光屏，直到在光屏上会聚成一点，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为 cm； （2）如图乙所示，小君向水透镜注水，并调整蜡烛和光屏的位置后，在光屏上看到了清晰的像， （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是这种成像特点的应用； （3）继续注水，水透镜变得更凸了，同时小君发现光屏上的像也变得模糊了。蜡烛不动，为了使光屏上的像重新变得清晰，应将光屏 透镜（选填“靠近”或“远离”）；或者如图丙所示蜡烛透镜光屏均不动，小明仅将一幅眼镜放在蜡烛和水透镜之间，在光屏上也能成清晰的像，由此判断该眼镜是 （选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。 【答案】 10.0 照相机 靠近 近视眼镜 【详解】（1）[1]平行主光轴的光线射向凸透镜，经过折射后会会聚在焦点处，由题意可得，凸透镜的焦点为f=30.0cm-20.0cm=10.0cm （2）[2]图中成清晰的像时，物距大于像距，成的是倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同。 （3）[3]注水后水透镜变得更凸，会聚能力更强了，说明此时水透镜焦距变小，提前成像了。为了使光屏上的像重新变得清晰，可将光屏向靠近凸透镜的方向移动。 [4]小明将自己的眼镜放在蜡烛和水透镜之间，像也变得清晰了一些，说明他的眼镜可以发散光线，使像延后会聚，所以是凹透镜，凹透镜用于矫正近视眼。 二、热学实验 5．（2024·湖南永州·三模）小文和小宇用相同的实验装置探究“水在沸腾前后温度变化的特点”实验。 （1）组装如图甲实验装置时，A铁圈的高度是由 （选填“酒精灯”、“酒精灯的火焰”）决定的； （2）图乙温度计的示数为 ℃； （3）小文和小宇根据各自的实验数据绘制出水温随时间变化的图线分别如图丙中C、D所示。由图象可知，他们所用水的质量大小关系是：mC mD。（填“>”“=”或“<”） 【答案】 酒精灯的火焰 96 > 【详解】（1）[1]实验时要用酒精灯外焰加热，需要先确定陶土网的位置，因此需要自下而上安装实验器材，所以组装如图甲实验装置时，A铁圈的高度是由酒精灯的火焰决定。 （2）[2]如图乙，示数由下往上越来越大，因此数值代表零上，分度值为1℃，示数为96℃。 （3）[3]由图丙可知，加热相同时间，吸收相同热量，C升高的温度低，所以C的质量大，因此他们所用水的质量大小关系是mC>mD。 6．（2024·湖南娄底·三模）小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像如图丙中a线所示。 （1）如图甲所示装置中实验器材A的名称是 ； （2）观察甲图中气泡情况可知水处于 （选填序号）状态。 ①沸腾前    ②沸腾时 （3）由图丙知实验环境大气压比一个标准大气压 ； （4）对热水加热4min过程中消耗燃料质量为 g。 （5）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅50%能被水吸收，则该燃料的热值为 J/kg（水的比热容为，整个过程中忽略水的质量变化）。 【答案】 温度计 ② 低 4.8 1.2×106 【详解】（1）[1]根据对测量工具及其作用的认识可知，图甲所示装置中实验器材A的名称是温度计。 （2）[2]甲图中气泡在上升过程中体积逐渐变大，所以是沸腾时的现象。 （3）[3]由丙图可知，水沸腾时温度保持99℃不变，所以沸点为99℃，低于标准大气压下的沸点，所以实验环境大气压比一个标准大气压小。 （4）[4]由乙图可知，燃料燃烧后测得燃料和燃烧皿总质量为m剩=20g+5g+0.8g=25.8g 所以消耗燃料的质量为m=30g−25.8g=4.2g （5）[5]水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.1kg×(99℃−93℃)=2.52×103J 由可得，燃料完全燃烧放出的热量 由Q放​=mq可得，燃料的热值 三、力学实验 7．（2024·湖南·三模）小明用同一物块进行“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验。 （1）分析图甲、 三次实验数据可知：同种液体中，物体受到的浮力大小与其排开液体的体积有关； （2）分析图甲、丙、丁三次实验数据可知：同种液体中，物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度 （选填“有关”或“无关”）； （3）由实验数据可知；液体A的密度 （选填“大于”“小于”或“等于”）液体B的密度； （4）若完成实验后，小明发现使用的弹簧测力计没有校零，实验中物块浸没时测得的浮力大小与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 乙、丙 无关 小于 不变 【详解】 （1）[1]要探究浮力大小与排开液体体积的关系，应控制液体的密度相同，改变排开液体的体积，由图示实验数据可知，应分析图甲、乙、丙三次实验数据。 （2）[2]分析图甲、丙、丁三次实验数据可知，物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，物体受到的浮力相等，由此可知，浮力与物体浸没在液体中的深度无关。 （3）[3]由图丁、戊实验数据可知，物体排开A、B两种液体的体积相同而受到的浮力不同，由F浮=ρ液gV排可知，排开液体的体积一定时，浮力与排开液体的密度成正比。液体密度越大，浮力越大。由图示实验数据可知，物体在液体A中所受浮力为1N，在液体B中所受浮力为1.2N，则液体A的密度小于液体B的密度。 （4）[4]若弹簧测力计没有校零，指针会直接指在某一刻度上，使拉力的测量值出现偏差，则在用称重法测浮力时，所测物体重力和在液体中的拉力偏差相同，浮力等于重力与拉力之差，其差值不变。因此，测得的浮力大小不受影响。 8．（2024·湖南岳阳·三模）如图所示，在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小聪将矿泉水瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。 （1）实验时，是通过观察 来比较瓶对海绵的压力作用效果； （2）要探究压力的作用效果与受力面积的关系，可以选用 两次实验（只填序号）； （3）通过分析比较图中C、D、E三次实验得出：当受力面积相同时，压力的作用效果与 有关的结论； （4）你认为能否通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系，为什么？ 。 【答案】 海绵的凹陷程度 B、C 压力的大小 不能，受压物体材料不同 【详解】（1）[1]本实验运用转换法，通过观察海绵的凹陷程度比较压力作用效果。 （2）[2]根据控制变量法，要探究压力的作用效果与受力面积的关系，要控制压力大小相同，只改变受力面积大小，可以选用B、C两次实验。 （3）[3]图中C、D、E三次实验，受力面积相同，C中压力最大，作用效果最明显，故可得出，在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显，压力的作用效果与压力的大小有关。 （4）[4]A、B两次实验受压面材料不同，压力也不相同，故不能通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系。 9．（2024·湖南岳阳·三模）小洋同学在“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中，根据自己设计电路图连接电路元件如图甲所示。已知：学生电源电压为4.5V，电阻箱阻值变化范围为0~999Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω。 （1）电路图连接好后，闭合开关前滑片P应该置于 端（选填“A”或“B”）； （2）在第一次实验中，若电流表及电压表示数分别如图乙所示，则此时电阻箱的示数为 Ω； （3）小洋按要求完成第二次实验后，将电阻箱的示数调为20Ω做第三次实验，但他忘记移动滑动变阻器的滑片P就直接闭合开关，此时电流表示数为0.18A，则第二次实验中电阻箱的示数为 Ω； （4）第四次实验时，小洋将电阻箱的示数调整到50Ω。请你评估他能否完成实验并说明理由： 。 【答案】 B 5 10 见解析 【详解】（1）[1]开关闭合前，为了保护电路，变阻器接入电路的电阻需最大，即滑动变阻器的滑片P移至最右端，即B端。 （2）[2]在该实验中，变阻器和电阻箱串联，电流表测的是电路电流，电压表测的是电阻箱的两端电压，电流表选择大量程接入电路中，分度值为0.1A，示数为0.6A；电压表选择大量程，分度值为0.5V，示数为3.0V；根据欧姆定律可得，此时电阻箱的示数为 （3）[3]在第一次实验中，电阻箱的两端电压为3.0V，在本实验中，需控制电阻箱的两端电压不变，因此在第二次实验中，电阻箱的两端电压为3.0V，根据串联电路的特点和欧姆定律可得 即  ① 完成第二次实验后，将电阻箱的示数调为20Ω做第三次实验，但他忘记移动滑动变阻器的滑片P就直接闭合开关，此时电流表示数为0.18A，根据串联电路的特点和欧姆定律可得  ② 由①②可得，第二次实验中电阻箱的示数为。 （4）[4]第四次实验时，小洋将电阻箱的示数调整到50Ω。此时电阻箱的两端电压和变阻器的两端电压应不变，根据串联电路的特点和欧姆定律可有 即，解得 即此时变阻器接入电路的阻值大于滑动变阻器最大阻值，因此他不能完成实验。 10．（2024·湖南邵阳·三模）如图在“研究液体内部的压强”的探究活动中（U形管所装液体是水）。 （1）甲图中的压强计是通过观察 的大小来反映液体内部压强的大小； （2）仪器调试好后进行实验，得到乙、丙、丁图的结果，由图可知，在同一深度，液体内部向各个方向的压强 ； （3）比较丁图和戊图，说明同一深度，液体压强还与 有关； （4）在戊图中，U形管左右两侧液面高度差h=5cm ，则压强计所测之处的液体压强是 Pa。 【答案】 U 型管内液面高度差 相等 液体密度 500 【详解】（1）[1]液体内部的压强大小不能直接观察出来，实验中可以通过U形管中液面的高度差来反映，这里用到了转换法。 （2）[2]由乙、丙、丁三图可知，探头浸没在同种液体中，且探头所处的深度相同，只是橡皮膜的朝向不同，U形管液面高度差相同，即压强相同。因此由乙、丙、丁图的结果可知，在同一液体、同一深度，液体内部向各个方向的压强相等。 （3）[3]由丁图和戊图可知，探头浸没的深度相同，而液体密度不同，U形管液面高度差不同，即压强不同，说明液体压强与液体的密度有关。 （4）[4]戊图中U形管左右两侧液面的高度差h=5cm，且U形管中所装液体是水，则压强计所测之处的液体压强为p=p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa 11．（2024·湖南衡阳·三模）小王买了一种果汁，他想在实验室中测量出这种果汁的密度，主要实验步骤如下： （1）把天平放在水平台上，将游码移到零刻度线处，指针位置如图甲所示，此时应向 （选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至横梁平衡； （2）用调节好的天平测量烧杯和果汁的总质量为； （3）将烧杯中的部分果汁倒入量筒中，如图乙所示； （4）用天平测烧杯和杯内剩余果汁的总质量，如图丙所示，测得烧杯和剩余果汁的总质量为 g； （5）计算出果汁的密度为 ； （6）小王发现上述第（3）步操作时，有少量果汁附着在量筒内壁上，你觉得测得的果汁密度将会 （选填“偏小”“不变”或“偏大”）； （7）只利用天平、两个完全相同的空烧杯和适量的水也能测量出饮料的密度，步骤如下： ①调好天平，测出一个烧杯的质量； ②将一个烧杯装入适量的水，测出烧杯和水的总质量； ③另一个烧杯装同样高度的饮料，测出烧杯和饮料的总质量； 则饮料的密度 （两空均用已知量的字母表示，已知）。 【答案】 左 62 1.1 偏大 【详解】（1）[1]把天平放在水平台上，将游码移到零刻度线处，指针位置如图甲偏右，说明左盘高右盘低，此时应向左调节平衡螺母，直至横梁水平。 （4）[2]用天平测烧杯和杯内剩余果汁的总质量，如图丙所示，标尺的分度值为0.2g，烧杯和剩余果汁的总质量 m2=50g+10g+2g=62g（5）[3]将烧杯中的部分果汁倒入量筒中，如图乙所示，量筒中果汁的体积 V=40mL=40cm3量筒中果汁的质量 m=m1−m2​=106g−62g=44g果汁的密度 （6）[4]若将烧杯中部分果汁倒入量筒时，有少量果汁附着在量筒内壁上，测得烧杯和剩余果汁的总质量不变，则测得量筒中果汁的质量不变，由于量筒液面上方有果汁附着在量筒内壁上，导致测量的果汁体积偏小，根据可知，测得的果汁密度将会偏大。 （7）[5]由题意可知，水的体积 饮料的体积 饮料的质量 m饮料=m2−m0则饮料的密度 12．（2024·湖南·三模）小明用如图所示的装置“研究液体内部的压强”。 （1）分析图甲、乙的实验现象，得出的结论：液体压强大小与 有关； （2）分析图 的实验现象，得出的结论：液体的压强与液体密度有关； （3）实验中小明发现，当探头在不同液体中的相同深度处，U形管两边液面的高度差对比不明显，于是他做了一些改进，下列操作能使U形管两边液面高度差对比更明显的是 ； A．将U形管换成更细的 B．U形管中换密度更小的液体 C．U形管中换密度更大的液体 （4）小明将U形管压强计改造成如图丁所示的装置，测量实验所用盐水的密度，当U形管压强计左右水面高度差为0时，探头浸在水中的深度为，探头浸在盐水中的深度为，可推导出该盐水密度的表达式为 （用、、表示）。 【答案】 液体深度 乙、丙 B 【详解】（1）[1]因为液体压强大小是通过压强计的U形管中两侧液体的高度差来显示的，且高度差越大说明液体压强越大，比较图乙和图丙可知液体密度相同，而探头所处液体深度不同，因此由图可知：同种液体的压强大小和液体的深度有关。 （2）[2]乙丙两图中探头在液体中的深度相同，液体的种类不同，即液体密度不同，U形管两侧液面高度差也不同，由此得出结论：液体的压强与液体密度有关。 （3）[3]U形管液面高度差所对应的压强差，反映了液体压强。即；故减小U形管内液体的密度，可以使U形管两边液面高度差对比更明显，故选B。 （4）[4]U形管内液面相平，说明左右探头受到的液体压强相等，即 即 即该盐水密度的表达式为 四、电学实验 13．（2024·湖南·三模）如图所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。 （1）在选择ab棒时，应该选择 （选填“塑料棒”“铁棒”或“铜棒”）； （2）闭合开关，实验探究过程记录如表所示： 次数 ab棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流 1 静止 无 2 沿磁场方向运动（不切割磁感线运动） 无 3 切割磁感线运动 有 根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动，在该运动过程中，主要将 能转化为电能； （3）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。 【答案】 铜棒 切割磁感线 机械 电源 【详解】（1）[1]塑料棒是绝缘体，不能导电；铁棒放置在磁场中会被磁化，所以应该选择铜棒。 （2）[2][3]由第2、3次实验可知，导体在做切割磁感线运动时有感应电流产生，在做不切割磁感线的运动时，没有感应电流产生，所以初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，在该运动过程中，主要将导体的机械能转化为电能。 （3）[4]电动机可以将电能转化为机械能，所以若将此装置中灵敏电流计换成电源，可进一步探究电动机的工作原理。 14．（2024·湖南娄底·三模）某实验小组用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。实验中电源电压保持6V不变，实验中用到的电阻R分别为，，。 （1）用导线将图甲中的实物连接好，电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于 端； （2）电路连接完毕后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近6V，移动滑片，两电表示数均没有变化，则电路的故障可能是电阻R ； （3）排除故障后，将电阻接入电路，闭合开关，调节滑片位置，电流表示数如图乙所示，其示数为 A； （4）将电阻换为后，需重新移动滑动变阻器滑片，直到电流表的读数为 A； （5）一同学在实验过程中，将电阻换为电阻后，发现无论怎样移动变阻器的滑片，电压表的读数都不能为4V，分析其原因可能是 。 【答案】 左 断路 0.4 0.2 滑动变阻器的最大阻值太小 【详解】（1）[1]为保护电路，电路连通前，滑动变阻器应该位于阻值最大处，故滑片置于最左端。 （2）[2]电压表示数接近电源电压，电流表无示数，说明电压表串联在电路中，与电电压表并联的定值电阻断路了。 （3）[3]由图乙可知，接入电路中的电流表的量程为0.6A，根据电流表的读数为0.4A。 （4）[4]由（3）可知，接入电路中的电阻为10Ω，此时电路中的电流为0.4A，电路中的电压保持不变，电阻变为20Ω时，电阻是10Ω的两倍，由电流与电阻之间的关系可知，当电压保持不变的情况下，电阻增加为原来的两倍，此时调整滑动器的滑片，直到电流表的示数为0.2A。 （5）[5]一同学在实验过程中，将10Ω电阻换为20Ω电阻后，发现无论怎样移动变阻器的滑片，电压表的读数都不能为4V，说明滑动变阻器的阻值太小了，应该增大接入电路中的滑动变阻器的电阻，从而使电压表示数增加。 15．（2024·湖南邵阳·三模）小明同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电功率，于是在学校实验室借来一些实验器材，连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。 （1）在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确 ；（所画的导线要用实线，不可用虚线） （2）连接电路时，开关应该 ； （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，他发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数。则故障原因可能是 ； （4）在实验时，电压表出现了故障不能使用。小明向老师借了一只定值电阻R0（R0阻值已知），设计了如图乙所示的电路，继续测量恒定电压为U额的小灯泡的额定功率。测量时，应先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为 时，小灯泡正常发光；使小灯泡正常发光；接着将S₁断开，S₂闭合，读出电流表的示数为I，则小灯泡的额定功率P额= （用I、U额和R0表示）。 【答案】 断开 小灯泡短路 【详解】（1）[1]测小灯泡电功率的实验中，除电压表其余元件都串联，电压表并在小灯泡两端，由于小灯泡额定电压为3.8V，所以电压表选用大量程，而原电路中，电压表选用的是小量程，故改正如下图所示： （2）[2]为了保护电路，在连接电路时应断开开关。 （3）[3]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，说明电路通路，小灯泡始终不亮，电压表无示数，说明电路故障可能是小灯泡发生了短路。 （4）[4][5]乙图中，只闭合开关S和S1，小灯泡和定值电阻R0串联，电流表测通过定值电阻R0的电流。要测小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压为U额，根据并联电路电压特点可知，当小灯泡两端的电压为U额时，定值电阻R0的电压也为U额，所以需调节滑片使电流表示数为；保持滑片位置不变，S1断开，S2闭合，此时电路结构不变，通过灯泡和定值电阻R0的电流不变，它们两端的电压仍为U额，当此时电流表测的是通过小灯泡和定值电阻R0的总电流，此时电流表的示数为I，所以小灯泡正常发光时的电流为 故小灯泡的额定功率为 16．（2024·湖南衡阳·三模）小华同学利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。已知电源电压为3V且保持不变，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）闭合开关后发现，无论怎么移动滑片，电流表没示数，电压表有示数，则电路中的故障可能是 ； A．小灯泡短路 B．滑片接触不良 C．小灯泡断路 D．电压表短路 （2）连接好电路，检查无误后开始实验，小华从滑动变阻器连入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡的图像，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； （3）实验中，有A“  2A”、B“  2A”、C“  2A”三种规格的滑动变阻器供选择，小华在该实验中选用的是 （选填“A”“B”或“C”）； （4）测出小灯泡的额定功率后，琳琳又把灯泡两端的电压调为其额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的，此时它的实际功率 （选填“大于”或“小于”）。 【答案】 C 0.75 B 大于 【详解】（1）[1]闭合开关后，发现电流表无示数，说明电路为断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的灯泡断路，故C正确。 （2）[2]由图象可知，当灯泡两端的电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A，则灯泡的额定功率 P额​=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W（3）[3]由图乙可知，当灯泡两端电压为0.5V时，滑动变阻器两端的电压 U滑=3V−0.5V=2.5V此时此时电路中的电流最小为0.1A，则滑动变阻器接入电路的阻值 为确保滑动变阻器能准确调节，所以滑动变阻器应选规格B。 （4）[4]灯泡的电阻随温度的升高而增大，当灯泡两端的电压为其额定电压的一半时，灯泡的电阻小于正常发光时的电阻，由可知，此时灯泡的实际功率大于额定功率的。 17．（2024·湖南·三模）学习小组“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”。实验装置如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，左、右两侧U形管中液面最初相平。 （1）如图甲所示，闭合开关S，通电一段时间后，若发现U形管的液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是 ；排除故障后，继续通电一段时间， （选填“左”或“右”）侧U形管中液面高度差较大； （2）通电时间相同时，图乙装置是用来探究电热与 的关系； （3）生活中，我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热”这一现象，可用图 （选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。 【答案】 见解析 右 电流 甲 【详解】（1）[1]通电一段时间后，若发现U形管的液面高度几乎不变，有可能是U型管密封不严，导致U型管漏气。 [2]据焦耳定律知，通电时间及电流相同时，电阻越大，电流产生的热量越多，甲图中右侧电阻丝的阻值较大，产生的热量较多，右侧U形管液面高度差较大。 （2）[3]由图可得，两个容器中电阻阻值相同，通过的电流不相同，所以探究的是电流产生的热量与电流的关系。 （3）[4]图乙中，左右两侧的电阻丝阻值相同，右侧电阻丝先与容器外的相同阻值的电阻丝并联后，再与左侧的电阻丝串联，通过两容器内电阻丝的电流不同，探究电流产生热量与电流大小的关系。生活中，电炉丝与导线串联，通过的电流相同，在相同时间内产生的热量不同，电炉丝热得发红，说明在相同的时间内，放出的热量较多，则电炉丝的电阻较大。所以可利用图甲的实验结论来解释。 18．（2024·湖南·三模）某实验小组利用如图甲所示的电路“探究通过导体的电流与电阻的关系”。定值电阻的阻值分别为、、、，滑动变阻器规格为“，1A”，电源电压为6V。 （1）用笔画线代替导线将图中实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片P向右滑动，电路中的电流变小，导线不得交叉）； （2）连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表有示数、电压表始终无示数，则电路故障可能是电阻R （选填“短路”或“断路”）； （3）实验中A、B两同学作出如图乙所示的图像，由图中数据可知， （选填“A”或“B”）同学实验操作错误，理由是 。 【答案】 短路 A 未控制定值电阻两端电压不变 【详解】（1）[1]实验中，定值电阻与变阻器串联，电压表测量定值电阻的电压，电流表测量电路电流。动变阻器的滑片P向右滑动，电路中的电流变小，说明此时变阻器接入电路中电阻变大，则变阻器的左下接线柱接入电路中，如图所示： （2）[2]连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表有示数、电压表始终无示数，则电路故障可能是与电压表并联的电阻短路。 （3）[3][4]由图乙分析A同学的实验数据可知，定值的电阻的电压为 即每组实验中定值电阻的电压不同； B同学的实验数据可知，定值的电阻的电压为 即实验中控制定值电阻的电压相同，则说明A同学实验操作错误，原因是未控制定值电阻两端电压（即电压表示数）不变。 19．（2024·湖南永州·三模）用如图甲所示的电路探究电流与电压关系。 （1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整（要求滑片向左滑动时，变阻器连入电路的电阻变大，且导线不能交叉） ； （2）实验时，闭合开关，将滑片移动到某位置，记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是 （填字母）； A．换用另一个定值电阻，将滑片移动到某位置，记下电压表和电流表的示数 B．将滑片移动到另外几个位置，分别记下电压表和电流表的示数 （3）小明根据实验数据画出I—U图象，如图乙所示。分析可知，通过定值电阻的电流与其两端的电压成 ； （4）小明同学还想测量小灯泡的电功率，于是他将上面实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡。正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，出现这种故障的原因是 ； （5）排除故障后，小明调节滑片，使小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，小灯泡正常发光时的电功率为 W。 【答案】 B 正比 小灯泡断路 0.7 【详解】（1）[1]滑片向左滑动时，变阻器连入电路的电阻变大，故应将滑动变阻器右下接线柱与电流表“－”接线柱相连，如图所示： （2）[2]探究电流与电压的关系时，应控制定值电阻阻值不变，通过调节滑动变阻器阻值，改变电路中的电流和电压，得到几组电流和电压值，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[3]由图乙可知，I—U图象是一条过原点的直线，则I与U成正比，故可得出结论：通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比。 （4）[4]电流表无示数，说明出现了断路，电压表示数接近电源电压，说明是其测量对象，即小灯泡断路。 （5）[5]如图丙，电流表的示数为0.28A，故小灯泡正常发光时的电功率为P＝UI＝2.5V×0.28A＝0.7W 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04：光学、热学、力学和电学实验（实验探究题） 本专题选自湖南省2024年各地的二模模拟考试题，包含了较为典型的光学实验、热学实验、力学实验和电学实验，并根据出现频次的高低进行选择。 本节考察内容如下： 一、光学实验 1 二、热学实验 4 三、力学实验 5 四、电学实验 11 一、光学实验 1．（2024·湖南·三模）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，物理学习小组使用了如图所示的装置进行实验。光具座上的凸透镜位于0刻度线处，数值向左、右依次增大；在标有均匀格子的面板上制作字母“F”形LED灯，光屏上标有同样大小的均匀格子。 （1）用“F”形LED灯代替点燃的蜡烛的优点有： 。（答一点） （2）为了便于观察实验现象，实验环境应该 （选填“较亮”或“较暗”）一些。 （3）当“F”形LED灯、凸透镜、光屏在如图所示位置时，刚好能在光屏上看到清晰的像。该像是 （选填“倒立放大”“倒立缩小”或“正立放大”）的实像。 （4）将“F”形LED灯向左移动10cm，移动光屏，光屏上再次成清晰的像，光屏上像的大小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 2．（2024·湖南衡阳·三模）在“探究凸透镜成像的规律”实验中： （1）在光具座上，将蜡烛、光屏安装在凸透镜两侧，调节三者的高度时， （选填“需要”或“不需要”）点燃蜡烛；调节高度的目的是使像能呈现在光屏中央； （2）实验中，当蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上承接到蜡烛清晰的像（像未画出），这个实验现象可以说明 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）的成像特点； （3）若蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜，光屏上能得到清晰的像，若取下眼镜，要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜。 3．（2024·湖南邵阳·三模）在做“探究凸透镜成像规律”的实验中： （1）小明正确安装并调节实验装置后，各元件位置如图所示，此时在光屏上得到一个清晰的像，则该像是倒立、 的实像。生活中的 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的； （2）接着小明在不改变各元件位置的情况下，将原凸透镜更换成一个焦距稍小的凸透镜，发现光屏上的像变模糊，这是在模拟 （选填“近视眼”或“远视眼”）的形成原因；此时，在不改变蜡烛和凸透镜（包括位置）的情况下，要使光屏上得到清晰的像，应将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。 4．（2024·湖南岳阳·三模）学习了凸透镜成像知识后，小君同学自制了一个水透镜来探究凸透镜成像的规律。 （1）小君让一束平行光射向凸透镜，移动光屏，直到在光屏上会聚成一点，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为 cm； （2）如图乙所示，小君向水透镜注水，并调整蜡烛和光屏的位置后，在光屏上看到了清晰的像， （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是这种成像特点的应用； （3）继续注水，水透镜变得更凸了，同时小君发现光屏上的像也变得模糊了。蜡烛不动，为了使光屏上的像重新变得清晰，应将光屏 透镜（选填“靠近”或“远离”）；或者如图丙所示蜡烛透镜光屏均不动，小明仅将一幅眼镜放在蜡烛和水透镜之间，在光屏上也能成清晰的像，由此判断该眼镜是 （选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。 二、热学实验 5．（2024·湖南永州·三模）小文和小宇用相同的实验装置探究“水在沸腾前后温度变化的特点”实验。 （1）组装如图甲实验装置时，A铁圈的高度是由 （选填“酒精灯”、“酒精灯的火焰”）决定的； （2）图乙温度计的示数为 ℃； （3）小文和小宇根据各自的实验数据绘制出水温随时间变化的图线分别如图丙中C、D所示。由图象可知，他们所用水的质量大小关系是：mC mD。（填“>”“=”或“<”） 6．（2024·湖南娄底·三模）小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像如图丙中a线所示。 （1）如图甲所示装置中实验器材A的名称是 ； （2）观察甲图中气泡情况可知水处于 （选填序号）状态。 ①沸腾前    ②沸腾时 （3）由图丙知实验环境大气压比一个标准大气压 ； （4）对热水加热4min过程中消耗燃料质量为 g。 （5）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅50%能被水吸收，则该燃料的热值为 J/kg（水的比热容为，整个过程中忽略水的质量变化）。 三、力学实验 7．（2024·湖南·三模）小明用同一物块进行“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验。 （1）分析图甲、 三次实验数据可知：同种液体中，物体受到的浮力大小与其排开液体的体积有关； （2）分析图甲、丙、丁三次实验数据可知：同种液体中，物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度 （选填“有关”或“无关”）； （3）由实验数据可知；液体A的密度 （选填“大于”“小于”或“等于”）液体B的密度； （4）若完成实验后，小明发现使用的弹簧测力计没有校零，实验中物块浸没时测得的浮力大小与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 8．（2024·湖南岳阳·三模）如图所示，在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小聪将矿泉水瓶装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验。 （1）实验时，是通过观察 来比较瓶对海绵的压力作用效果； （2）要探究压力的作用效果与受力面积的关系，可以选用 两次实验（只填序号）； （3）通过分析比较图中C、D、E三次实验得出：当受力面积相同时，压力的作用效果与 有关的结论； （4）你认为能否通过A、B两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系，为什么？ 。 9．（2024·湖南岳阳·三模）小洋同学在“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中，根据自己设计电路图连接电路元件如图甲所示。已知：学生电源电压为4.5V，电阻箱阻值变化范围为0~999Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω。 （1）电路图连接好后，闭合开关前滑片P应该置于 端（选填“A”或“B”）； （2）在第一次实验中，若电流表及电压表示数分别如图乙所示，则此时电阻箱的示数为 Ω； （3）小洋按要求完成第二次实验后，将电阻箱的示数调为20Ω做第三次实验，但他忘记移动滑动变阻器的滑片P就直接闭合开关，此时电流表示数为0.18A，则第二次实验中电阻箱的示数为 Ω； （4）第四次实验时，小洋将电阻箱的示数调整到50Ω。请你评估他能否完成实验并说明理由： 。 10．（2024·湖南邵阳·三模）如图在“研究液体内部的压强”的探究活动中（U形管所装液体是水）。 （1）甲图中的压强计是通过观察 的大小来反映液体内部压强的大小； （2）仪器调试好后进行实验，得到乙、丙、丁图的结果，由图可知，在同一深度，液体内部向各个方向的压强 ； （3）比较丁图和戊图，说明同一深度，液体压强还与 有关； （4）在戊图中，U形管左右两侧液面高度差h=5cm ，则压强计所测之处的液体压强是 Pa。 11．（2024·湖南衡阳·三模）小王买了一种果汁，他想在实验室中测量出这种果汁的密度，主要实验步骤如下： （1）把天平放在水平台上，将游码移到零刻度线处，指针位置如图甲所示，此时应向 （选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至横梁平衡； （2）用调节好的天平测量烧杯和果汁的总质量为； （3）将烧杯中的部分果汁倒入量筒中，如图乙所示； （4）用天平测烧杯和杯内剩余果汁的总质量，如图丙所示，测得烧杯和剩余果汁的总质量为 g； （5）计算出果汁的密度为 ； （6）小王发现上述第（3）步操作时，有少量果汁附着在量筒内壁上，你觉得测得的果汁密度将会 （选填“偏小”“不变”或“偏大”）； （7）只利用天平、两个完全相同的空烧杯和适量的水也能测量出饮料的密度，步骤如下： ①调好天平，测出一个烧杯的质量； ②将一个烧杯装入适量的水，测出烧杯和水的总质量； ③另一个烧杯装同样高度的饮料，测出烧杯和饮料的总质量； 则饮料的密度 （两空均用已知量的字母表示，已知）。 12．（2024·湖南·三模）小明用如图所示的装置“研究液体内部的压强”。 （1）分析图甲、乙的实验现象，得出的结论：液体压强大小与 有关； （2）分析图 的实验现象，得出的结论：液体的压强与液体密度有关； （3）实验中小明发现，当探头在不同液体中的相同深度处，U形管两边液面的高度差对比不明显，于是他做了一些改进，下列操作能使U形管两边液面高度差对比更明显的是 ； A．将U形管换成更细的 B．U形管中换密度更小的液体 C．U形管中换密度更大的液体 （4）小明将U形管压强计改造成如图丁所示的装置，测量实验所用盐水的密度，当U形管压强计左右水面高度差为0时，探头浸在水中的深度为，探头浸在盐水中的深度为，可推导出该盐水密度的表达式为 （用、、表示）。 四、电学实验 13．（2024·湖南·三模）如图所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。 （1）在选择ab棒时，应该选择 （选填“塑料棒”“铁棒”或“铜棒”）； （2）闭合开关，实验探究过程记录如表所示： 次数 ab棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流 1 静止 无 2 沿磁场方向运动（不切割磁感线运动） 无 3 切割磁感线运动 有 根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动，在该运动过程中，主要将 能转化为电能； （3）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。 14．（2024·湖南娄底·三模）某实验小组用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。实验中电源电压保持6V不变，实验中用到的电阻R分别为，，。 （1）用导线将图甲中的实物连接好，电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于 端； （2）电路连接完毕后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近6V，移动滑片，两电表示数均没有变化，则电路的故障可能是电阻R ； （3）排除故障后，将电阻接入电路，闭合开关，调节滑片位置，电流表示数如图乙所示，其示数为 A； （4）将电阻换为后，需重新移动滑动变阻器滑片，直到电流表的读数为 A； （5）一同学在实验过程中，将电阻换为电阻后，发现无论怎样移动变阻器的滑片，电压表的读数都不能为4V，分析其原因可能是 。 15．（2024·湖南邵阳·三模）小明同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电功率，于是在学校实验室借来一些实验器材，连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。 （1）在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确 ；（所画的导线要用实线，不可用虚线） （2）连接电路时，开关应该 ； （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，他发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数。则故障原因可能是 ； （4）在实验时，电压表出现了故障不能使用。小明向老师借了一只定值电阻R0（R0阻值已知），设计了如图乙所示的电路，继续测量恒定电压为U额的小灯泡的额定功率。测量时，应先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为 时，小灯泡正常发光；使小灯泡正常发光；接着将S₁断开，S₂闭合，读出电流表的示数为I，则小灯泡的额定功率P额= （用I、U额和R0表示）。 16．（2024·湖南衡阳·三模）小华同学利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。已知电源电压为3V且保持不变，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）闭合开关后发现，无论怎么移动滑片，电流表没示数，电压表有示数，则电路中的故障可能是 ； A．小灯泡短路 B．滑片接触不良 C．小灯泡断路 D．电压表短路 （2）连接好电路，检查无误后开始实验，小华从滑动变阻器连入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡的图像，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； （3）实验中，有A“  2A”、B“  2A”、C“  2A”三种规格的滑动变阻器供选择，小华在该实验中选用的是 （选填“A”“B”或“C”）； （4）测出小灯泡的额定功率后，琳琳又把灯泡两端的电压调为其额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的，此时它的实际功率 （选填“大于”或“小于”）。 17．（2024·湖南·三模）学习小组“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”。实验装置如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，左、右两侧U形管中液面最初相平。 （1）如图甲所示，闭合开关S，通电一段时间后，若发现U形管的液面高度几乎不变，出现该现象的原因可能是 ；排除故障后，继续通电一段时间， （选填“左”或“右”）侧U形管中液面高度差较大； （2）通电时间相同时，图乙装置是用来探究电热与 的关系； （3）生活中，我们经常见到“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热”这一现象，可用图 （选填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。 18．（2024·湖南·三模）某实验小组利用如图甲所示的电路“探究通过导体的电流与电阻的关系”。定值电阻的阻值分别为、、、，滑动变阻器规格为“，1A”，电源电压为6V。 （1）用笔画线代替导线将图中实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片P向右滑动，电路中的电流变小，导线不得交叉）； （2）连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表有示数、电压表始终无示数，则电路故障可能是电阻R （选填“短路”或“断路”）； （3）实验中A、B两同学作出如图乙所示的图像，由图中数据可知， （选填“A”或“B”）同学实验操作错误，理由是 。 19．（2024·湖南永州·三模）用如图甲所示的电路探究电流与电压关系。 （1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整（要求滑片向左滑动时，变阻器连入电路的电阻变大，且导线不能交叉） ； （2）实验时，闭合开关，将滑片移动到某位置，记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是 （填字母）； A．换用另一个定值电阻，将滑片移动到某位置，记下电压表和电流表的示数 B．将滑片移动到另外几个位置，分别记下电压表和电流表的示数 （3）小明根据实验数据画出I—U图象，如图乙所示。分析可知，通过定值电阻的电流与其两端的电压成 ； （4）小明同学还想测量小灯泡的电功率，于是他将上面实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡。正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，出现这种故障的原因是 ； （5）排除故障后，小明调节滑片，使小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，小灯泡正常发光时的电功率为 W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$