2025年河北中考物理实验探究题特训（三）　力学实验

2025年河北中考物理 实验探究题特训（三）　力学实验 1. （2024·承德一模）小晶有一块琥珀吊坠，下面是她利用学过的物 理知识测量其密度时进行的操作和分析： 　　　 　　　 第1题 1 2 3 4 5 6 （1） 把天平放在水平桌面上，当游码调到标尺左端零刻度线处时，发 现左盘比右盘高，应向 调节平衡螺母，使天平平衡。 【解析】 （1）左盘比右盘高说明右盘比较重，应该向左调节平衡螺 母，使天平平衡。 左 1 2 3 4 5 6 （2） 调节平衡后，将吊坠放在天平左盘，向右盘加砝码并移动游码， 直到天平平衡。此时，右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示，则吊坠 的质量为 g。 【解析】（2）吊坠的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度 值，即m吊坠＝30g＋2.2g＝32.2g。 32.2 1 2 3 4 5 6 （3） 往量筒中倒入50mL水，将吊坠浸没在水中，液面位置如图乙所 示，则吊坠的体积是 cm3，密度是 kg/m3。 【解析】（3）吊坠的体积V吊坠＝64mL－50mL＝14mL＝14cm3，密度ρ 吊坠＝＝＝2.3g/cm3＝2.3×103kg/m3。 14 2.3×103 1 2 3 4 5 6 （4） 整理实验器材时发现，使用的砝码有磨损，则测得的密度值 （填“偏大”或“偏小”）。 【解析】（4）若使用的砝码有磨损，则砝码的实际质量会比所标的数 值小，将会导致质量的读数偏大，由ρ＝可知，测得的密度值偏大。 偏大 1 2 3 4 5 6 （5） 小爽同学利用缺少砝码的天平、两个相同的烧杯、量筒和水也测 出了吊坠的密度。请将她的实验步骤补充完整：（已知水的密度为ρ水） ① 在两个烧杯中倒入等量的水。分别放在已调平衡的天平的左右盘中 （如图丙）。 ② 将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中，不碰烧杯底（如图 丁），用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时天平平衡，记下加水的体积 为V1。 1 2 3 4 5 6 ③ 将吊坠 ，用量筒继续向右盘的烧杯中加水，直到天 平平衡，并记下再次加入水的体积为V2。 ④ 吊坠密度的表达式为ρ＝ （用ρ水、V1、V2表示）。 沉在烧杯底 ​ 1 2 3 4 5 6 【解析】（5）将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中，水给吊坠竖 直向上的浮力，由于力的作用是相互的，吊坠会给水一个向下的力，此 时天平左盘会下沉，当向天平右盘的烧杯中加水使天平平衡时，向右盘 烧杯中所加水的重力等于吊坠受到的浮力，即F浮＝G水1＝ρ水gV1，又因 为F浮＝ρ水gV吊坠'，所以ρ水gV1＝ρ水gV吊坠'，故V1＝V吊坠'，将吊坠沉在 烧杯底，用量筒继续向右盘的烧杯中加水，直到天平平衡，此时吊坠的 质量等于右盘中所加水的总质量，即m吊坠'＝ρ水（V1＋V2），吊坠密度 的表达式为ρ＝＝。 1 2 3 4 5 6 （1） 实验前，把天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端零刻度线处，调节横梁平衡时，发现指针位置如图甲所示，则他应该将平衡螺母 向 （填“左”或“右”）调节，直至指针指在分度盘中央。 2. （2024·张家口三模）一天小明在实验室测量一种不溶于水的油的 密度。（水的密度为1.0×103kg/m3） 【解析】 （1）指针指向分度盘右侧，根据右偏左调，平衡螺母向左调 才能使指针指在分度盘中央。 左 　　 第2题 1 2 3 4 5 6 （2） 将待测油倒入烧杯中，天平平衡时砝码和游码位置如图乙所示， 油和烧杯的总质量为 g。标记下此时油面的位置。 【解析】（2）烧杯和油的总质量为100g＋20g＋4g＝124g。 （3） 倒出部分油后，测得剩余油和烧杯的总质量为82g。 124 1 2 3 4 5 6 （4） 再向烧杯中缓慢倒入水，直至液面达到标记位置。增减砝码和移 动游码直至天平平衡，此时天平示数为138g，倒出油的体积 为 cm3。 【解析】（4）将部分油倒出后，再向烧杯中缓慢倒入水，直至液面达 到标记位置，则V水＝V油，倒出油的质量m油＝124g－82g＝42g，倒入水 的质量m水＝138g－82g＝56g，则V油＝V水＝＝＝56cm3。 56 1 2 3 4 5 6 （5） 待测油的密度ρ油＝ kg/m3。 【解析】（5）待测油的密度ρ油＝＝＝0.75g/cm3＝ 0.75×103kg/m3。 0.75×103 1 2 3 4 5 6 （6） 小明利用这种油测量一金属块的密度，首先将部分油倒入空烧杯 中，测出此时烧杯和油的总质量为m1，然后将金属块用细线悬挂起来， 浸没到油中（如图丙），当天平平衡时砝码和游码的总示数为m2，由此 可知该金属块的体积为 （用m1、m2、ρ油表示）。 【解析】（6）将金属块悬挂起来，浸没到油中，满足F浮＝ρ油gV物， F浮＝（m2－m1）g，则V物＝＝。 ​ 1 2 3 4 5 6 （7） 将系着金属块的细线剪断，金属块沉入烧杯底部（如图丁），当 天平再次平衡时读数为m3，由此可知该金属块的密度为 （用m1、m2、ρ油、m3表示）。 【解析】（7）将系着金属块的细线剪断，金属块沉入烧杯底部，调节 天平，当天平平衡时读数为m3，可知金属块的质量为m物＝m3－m1，则 ρ物＝＝ρ油。 ρ油 1 2 3 4 5 6 3. （2024·唐山路北二模）如图（a）所示是探究液体压强与哪些因素 有关的实验。 第3题 1 2 3 4 5 6 （1） 图甲装置是研究液体压强的仪器。当探头上的橡皮膜受到压强 时，U形管两侧的液面会产生 ⁠。 【解析】（1）当将探头放在液体里时，由于液体内部存在压强，探头 上的橡皮膜就会发生形变，U形管左右两侧液面就会产生高度差，高度 差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小，U形管液面的高度差越大，液 体内部的压强越大。 高度差 1 2 3 4 5 6 （2） 比较乙、丙两次实验可知：同种液体内部压强随深度的增加 而 ；根据研究得出的结论，拦河坝应设计成 （填 “下宽上窄”或“下窄上宽”）的形状。 增大 下宽上窄 1 2 3 4 5 6 【解析】（2）分析图乙、图丙的实验现象可以发现，两次实验中液体 的种类相同而探头所处的深度不同，图丙中U形管左右两侧液面高度差 较大，这就说明图丙中探头所受的压强较大，由此我们可以得出初步结 论：在同种液体中，液体压强随着液体深度的增加而增大，所以，为了 保证坝体的安全，应做成下宽上窄的形状。 1 2 3 4 5 6 （3） 在图丙、丁中，保持探头在水中的深度不变，改变探头的方向， 观察U形管左右两侧液面的变化，得出结论：同种液体的同一深度 处， ⁠。 向各个方向的压强相等 1 2 3 4 5 6 【解析】（3）通过U形管左右两侧液面的高度差反映橡皮膜所受压强 的大小，如图丙、图丁所示，保持探头在水中的深度不变，改变探头的 方向，观察U形管两侧液面的高度差，发现高度差不变；这表明：同种 液体、同一深度，液体向各个方向的压强相等。 1 2 3 4 5 6 （4） 将探头放入盐水中，当探头向下移动到某一位置，发现U形管两 侧的液面高度差与图丙中液面高度差相同，则探头在盐水中的深度 ⁠ （填“大于”“小于”或“等于”）探头在水中的深度。 【解析】（4）液体内部压强与液体密度有关，盐水的密度大于水的密 度，它们的压强大小相等，根据液体压强的计算公式，可知探头在盐水 中的深度小于探头在水中的深度。 小于 1 2 3 4 5 6 【拓展】如图（b）①所示，盛有液体的柱形容器置于水平桌面上，容 器对桌面的压强为1200Pa，如图（b）②所示，将铜块浸没在液体中 时，容器对桌面的压强改变了160Pa，将细线剪断，物体沉于容器底 部，如图（b）③所示，容器对桌面的压强比图②又改变了1620Pa，容 器的底面积为100cm2，则液体的密度为 。（已知铜 的密度为8.9×103kg/m3，g取10N/kg） 0.8×103kg/m3 1 2 3 4 5 6 【解析】【拓展】由p＝可得，图②比图①中对桌面增加的压强Δp1＝ 160Pa，对桌面增加的压力ΔF1＝Δp1S＝160Pa×100×1m2＝1.6N， 因水平面上物体的压力和自身的重力相等，且铜块受到的浮力和铜块对 水的压力是一对相互作用力，所以，对桌面增加的压力ΔF1＝G排， 1 2 3 4 5 6 由阿基米德原理可知，铜块受到的浮力F浮＝G排＝1.6N，将细线剪断，铜块沉到容器底部，图③比图②中对桌面增加的压强Δp2＝1620Pa，对桌面 增加的压力ΔF2＝Δp2S＝1620Pa×100×1m2＝16.2N，图③比图① 中对桌面增加的压力ΔF＝ΔF1＋ΔF2＝1.6N＋16.2N＝17.8N， 1 2 3 4 5 6 则铜块的重力G铜＝ΔF＝17.8N，由G＝mg可得，铜块的质量m铜＝＝ ＝1.78kg，则铜块的体积V铜＝＝＝2×10－4m3，因 物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮＝ρgV排可 得，液体的密度ρ液＝＝＝0.8×103kg/m3。 1 2 3 4 5 6 4. （2024·邢台信都模拟）如图甲所示是小华探究浮力的大小与哪些 因素有关的实验。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg） 　　 　　 　　 第4题甲 1 2 3 4 5 6 （1） 由图A、C可知，物体的重力为 N，浸没在水中时受到的 浮力为 N。 4.5 1.5 【解析】 （1）由图A、C可知，弹簧测力计示数为4.5N，物体的重力为4.5N，物体浸没在水中时，弹簧测力计示数为3.0N，对物体进行受力分析，可知G物＝F拉＋F浮，代入数据得4.5N＝3.0N＋F浮，F浮＝1.5N。 1 2 3 4 5 6 （2） 由图A、C、D可知，浸没在液体中的物体所受浮力大小与深 度 （填“无关”或“有关”）。 无关 【解析】 （2）由图A、C、D可知，C、D两图中弹簧测力计示数相等， 可知浸没在液体中的物体所受浮力大小与深度无关。 1 2 3 4 5 6 （3） 由图A、C、E可知，物体排开液体的体积一定时，液体的密度越 大，所受的浮力 ⁠。 越大 【解析】 （3）由图A、C、E可知，E图中弹簧测力计示数大于C图中弹 簧测力计示数，物体在C图中所受浮力大于在E图中所受浮力，故在物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，所受的浮力越大。 1 2 3 4 5 6 （4） 物体的密度ρ物＝ kg/m3。 3×103 【解析】 （4）物体的质量m物＝＝＝0.45kg，根据阿基米德原 理可知F浮＝ρ水gV排，代入数据得V排＝＝＝1.5×10－4m3，物体浸没，则V物＝V排＝1.5×10－4m3，物体的密度ρ物＝＝＝3×103kg/m3。 1 2 3 4 5 6 【拓展】小华制作了一空心物体（不吸水），将其放入一个底面积为 S、水深为h的薄壁柱形容器内，空心物体漂浮在水面上，此时水深为 h1，如图乙所示；由于渗漏，空腔进水，一段时间后空腔充满水，物体 沉底且浸没，此时水的深度为h2（h2＞h）。则空心物体材料的密度 为 （用题中字母表示）。 ​ 第4题乙 1 2 3 4 5 6 【解析】【拓展】由题可知，空心物体的体积V1＝S（h2－h），空腔未进水时，空心物体漂浮在水面上，对物体进行受力分析，物体所受重力等于所受的浮力，m1g＝ρ水gV排＝ρ水gS（h1－h），可得m1＝ρ水S（h1－h），ρ空＝＝＝。 1 2 3 4 5 6 5. （2024·唐山路南二模）小明在做“探究杠杆的平衡条件”实验。 第5题甲 （1） 实验前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时应向 （填 “左”或“右”）适当调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 【解析】（1）如图甲所示，杠杆左端下沉，其右端偏高，应将平衡螺 母向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡。 右 1 2 3 4 5 6 （2） 经过实验，获得的数据如表，根据实验数据可得出杠杆平衡的条 件是 （用字母表示）。 实验 序号 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 0.5 10 1.0 5 2 1.0 15 1.5 10 3 2.0 10 0.5 40 4 1.5 20 1.0 30 F1l1＝F2l2 1 2 3 4 5 6 【解析】（2）根据表格中的实验数据可知，0.5N×10cm＝ 1.0N×5cm；1.0N×15cm＝1.5N×10cm；2.0N×10cm＝ 0.5N×40cm；1.5N×20cm＝1.0N×30cm；杠杆平衡条件是F1l1＝ F2l2。 1 2 3 4 5 6 （3） 如图乙所示，在A处悬挂3个钩码，每个钩码重0.5N，如果在B处 施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡，施加的最小拉力为 N。 【解析】（3）根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2知，在图乙A处悬挂3个钩 码，要在B处施加一个最小拉力使杠杆水平平衡，则由杠杆的平衡条件 得1.5N×4l＝FB×3l，解得FB＝2N。 第5题乙 2 1 2 3 4 5 6 （4） 得到实验结论后，小明同学制作了如图丙所示装置，轻质杠杆 （不计重力）可绕O转动，A点悬挂一重物M，B点受到电子测力计竖直 向上的拉力F，杠杆水平静止。保持F方向不变，F的力臂计为l，改变B 点位置，F与的关系图象为图丁中的①；将重物M从A点移至P点，再重 复上述步骤，F与的关系图象为图丁中 （填“①”“②”或 “③”）。 　 第5题 ③ 1 2 3 4 5 6 【解析】（4）根据题意可知，改变B点位置，此过程中F方向保持不 变，根据杠杆平衡条件可得F×l＝G×OA，解得F＝G×OA×　①； 将M从A移至P，由杠杆平衡条件可得F×l＝G×OP，解得F＝ G×OP×　②；观察①②两式可知，拉力F与的关系图象都是正比例 函数，由图丙可知，OP＞OA，则②式的斜率大于①式的斜率，因此将 M从A移到P，F与的关系图象是过原点且斜率比①更大的图象③。 1 2 3 4 5 6 【拓展】同学们开展综合实践活动中制作了如图戊所示的杆秤，使用时 将货物挂在秤钩上，用手提起B或C处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位 置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点，此 秤最大称量是10kg。秤杆、秤钩和秤纽的质量忽略不计，AB、BC、BD 的长度如图戊所示，距离C点右侧15cm处的两个刻度为 ⁠ ⁠。 1.2kg和 3.6kg 第5题戊 1 2 3 4 5 6 【解析】【拓展】当提着B处秤纽、秤砣挂在D点、A点秤钩挂着质量为 10kg的物体时，秤杆可以在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可得 GA·AB＝G秤砣·BD，由G＝mg可得mAg·AB＝m秤砣g·BD，则m秤砣＝ ＝＝0.4kg，当提起B处秤纽时，阻力臂AB＝2cm，动力臂BD' ＝3cm＋15cm＝18cm，根据杠杆的平衡条件可列式G·AB＝G秤砣·BD'。 由G＝mg可得mg·AB＝m秤砣g·BD'，则m＝＝＝ 3.6kg，当提起C处秤纽时，阻力臂AC＝AB＋BC＝2cm＋3cm＝5cm， 动力臂CD'＝15cm，根据杠杆的平衡条件可列式G·AC＝G秤砣·CD'。 由G＝mg可得mg·AC＝m秤砣g·CD'，则m＝＝＝1.2kg。 1 2 3 4 5 6 6. （2024·河北九市模拟）小敏和同学们用如图甲所示的实验装置测 量滑轮组的机械效率，相关数据记录在表中。 第6题甲 1 2 3 4 5 6 实验 序号 物重 G/N 物体上升 高度 h/m 绳端拉力 F/N 绳端移动 距离 s/m 机械 效率η 1 4 0.10 1.8 0.3 74.1％ 2 6 0.10 2.5 0.3 80％ 3 6 0.15 2.5 1 2 3 4 5 6 （1） 小敏在实验中，发现竖直向上 ⁠拉动弹簧测力计时读数很 不方便，她便在测力计静止时读数，同组的小明同学指出她这样测出的 数据是错误的，原因是 ⁠ ⁠。 【解析】（1）在实验过程中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时系 统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，若在测力计静止时读数， 这时测出的数据是错误的，原因是没有考虑机械之间的摩擦，测出的拉 力偏小。 匀速 没有考虑机械之间的摩擦，测出的拉力偏 小 1 2 3 4 5 6 （2） 第3次实验中，绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率 是 ⁠。 【解析】（2）由图甲知，滑轮组由三段绳子承担物重，所以s3＝3h3＝ 3×0.15m＝0.45m；η3＝×100％＝×100％＝80％。 0.45 80％ 1 2 3 4 5 6 （3） 由1、2两次实验数据可得出结论： ⁠ ⁠。 【解析】（3）通过比较1、2两次实验数据知，滑轮组和提升物体的高 度相同，物体的重力越大，机械效率越高，故得出结论：同一滑轮组， 提升的物体越重，机械效率越大。 同一滑轮组，提升的物体越 重，机械效率越大 1 2 3 4 5 6 （4） 同组的小华增加了一个质量相同的滑轮，组成了图乙所示的滑轮 组来提升相同的重物，发现更省力，那么与小敏相比，小华的方法测出 的机械效率将 （填“变大”“变小”或“不变”）。 【解析】（4）实验中动滑轮的个数多，做的额外功更多，在有用功相 同时，机械效率会变小。 变小 1 2 3 4 5 6 （5） 在图乙实验操作的基础上，如图丙所示改变绳端拉力方向，测得 的测力计示数将 （填“变大”“变小”或“不变”）。 【解析】（5）在图乙实验操作的基础上，如图丙所示改变绳端拉力方 向，拉力F向右倾斜，则拉力的力臂变小，拉力变大，测得的测力计示 数将变大。 　　　　 第6题 变大 1 2 3 4 5 6 $$