题型猜押11 实验题(18-20题)力学实验-2025年中考物理冲刺抢押秘籍(安徽专用)
2025-04-18
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内容正文:
猜押11 实验题(18-20题)力学实验
猜押考点
3年安徽真题
考情分析
押题依据
探究液体压强的实验
2024、2022
探究液体压强的实验
实验设计:重点考查控制变量法(如保持深度相同、改变液体密度)和U形管液面高度差的应用。
高频考点:液体压强公式推导(p=F/S)、深度与压强的定量关系(如表格数据分析)。
实验操作细节:可能考查U形管气密性检查(按压橡皮膜后液面是否快速平衡)。
跨模块综合:结合浮力(如物体漂浮时液体压强与浮力关系)或环保情境(如盐水选种实验)。
探究杠杆的平衡条件的实验
2022
探究杠杆的平衡条件的实验
实验步骤:调节杠杆水平平衡(支点居中)、多次测量(避免偶然性)。
误差分析:钩码悬挂点偏移导致力臂测量错误、弹簧测力计未垂直拉动物体。
动态平衡问题:如杠杆倾斜时力臂变化对拉力的影响(需结合几何关系推导)。
实际应用:可能以“核桃钳”“跷跷板”为背景,考查最小力方向(垂直于动力臂)。
1.“水凸透镜”探究液体压强与焦距关系
预测考点:自制水透镜(注水或抽水改变焦距),探究液体压强与透镜曲率的关系,推导的动态变化。
命题形式:结合U形管液面差与焦距数据表,分析“焦距越小,底部压强越大”的物理原理。
2.“磁悬浮轨道”探究力学平衡与能量转化
预测考点:设计磁悬浮小车在倾斜轨道上的平衡条件(如磁力与重力分力平衡),计算摩擦系数与悬浮高度的关系。
命题形式:提供轨道示意图,要求绘制受力分析图并解释“零摩擦”状态下的机械能守恒。
1.“环保材料”浮力实验设计
预测考点:以可降解塑料为对象,探究其密度与浮沉条件(如盐水选种改进实验),分析环保材料对浮力测量的干扰。
命题形式:给出材料样本,要求设计对比实验并解释“密度测量值偏小”的原因(如材料吸水)。
2.“智能传感器”测滑轮组机械效率
预测考点:用光电门传感器测绳子自由端速度,结合电压/电流数据计算电动机效率,分析“额外功来源”(如摩擦、发热)。
命题形式:提供传感器数据表,要求推导并优化实验方案。
1.“古法提水装置”杠杆原理探究
预测考点:分析古代桔槔(杠杆提水工具)的力臂设计,计算省力程度(如动力臂:阻力臂=3:1),讨论支点位置对效率的影响。
命题形式:提供文物结构图,要求标注力臂并解释“为何支点靠近阻力点更省力”。
2.“航天器燃料舱”压强与材料强度
预测考点:模拟火箭燃料舱在真空环境下的抗压测试,探究舱体形状(球形vs圆柱形)对压强分布的影响。
命题形式:给出应力-应变曲线,要求解释“球形最优”的力学原理(等强度设计)。
一、浮力
1.(2025·安徽滁州·一模)小明等几位同学设计不同实验探究浮力。
(1)他们找了一段较细的红线,将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部,再向烧杯缓慢注水,直到水将乒乓球浸没,发现红线在竖直方向被拉直,如图甲所示;然后,将大烧杯倾斜,发现红线仍旧在竖直方向被拉直,如图乙所示。根据两次观察到的现象,小明他们认为:乒乓球受到的浮力___________(选填序号)。
A.大小与乒乓球的体积有关 B.大小与水的密度有关
C.方向竖直向上 D.方向可能竖直向上也可能斜向上
(2)在弹簧测力计下悬挂一个铝块,弹簧测力计示数是4.0N。然后,将铝块慢慢浸入水中,当铝块全部浸没在水中,弹簧测力计示数如图丙所示,此时铝块受到浮力大小是 N。
2.(2024·安徽六安·模拟预测)如图所示是“探究浮力大小影响因素”实验装置。器材有:两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)、铁块。
(1)当把铁块从空气慢慢浸入水中(未浸没)时,发现弹簧测力计A的示数会随着减小,说明浮力大小和 有关;
(2)实验中发现弹簧测力计A的示数变化量等于弹簧测力计B的示数变化量,可以初步得到结论是: 。
3.(2024·安徽·三模)创新物理兴趣小组的同学利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材来探究物体所受浮力大小与排开液体所受重力的关系,实验步骤如图所示。
(1)图丙步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对溢水杯杯底的压强 (选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”);
(2)由图中信息可以得到的实验结论是:物体浸在液体中所受浮力大小等于 ;
(3)对上述实验提出一条合理化建议: 。
4.(2024·安徽六安·模拟预测)某小组在探究“杠杆的平衡条件”实验,按图甲器材将实验组装完成,并进行实验;
实验前,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。分别调节动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小,使杠杆在水平位置平衡,并将多次实验数据填入下表中;
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/m
阻力F2/N
阻力臂L2/m
1
1
0.15
1.5
0.10
2
1.5
0.20
2
0.15
3
2
0.25
2.5
0.20
(1)根据上述实验数据得出杠杆平衡的条件是 ;
(2)如图乙所示,一根轻质杠杆两端分别挂着质量不等的两实心铁块,此时杠杆水平平衡。若将两铁块同时浸没于水中(不处底),杠杆 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍然水平平衡”)。
二、运动和力
5.(2025·安徽滁州·一模)学校举办拔河比赛,为了赢得比赛,小明做了“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验,如图所示。
(1)实验中为了测出摩擦力大小,应先在 (选填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计调零,并且用弹簧测力计拉动木块在水平木板上做匀速直线运动。
(2)比较 两图可知,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
6.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,用两个表面材质相同的物体A、B探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”。
(1)实验时,应该用水平方向的拉力拉着物体在水平木板上做 运动;
(2)分析实验可以得出结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越 。
7.(2025·安徽合肥·一模)在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”实验中,实验装置如图甲、乙、丙所示。
(1)为了测量滑动摩擦力大小,实验时用弹簧测力计水平拉动物块做匀速直线运动,此时物块所受的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数;比较甲、乙两图,可得出结论:当接触面粗糙程度一定时, 越大,滑动摩擦力越大;
(2)实验中发现匀速拉动物块较为困难,在老师的帮助下同学们利用图甲中的木板和物块把实验装置改进为图丁所示,当加速拉动木板时,木块受到的摩擦力 (选填“大于”“等于”或“小于”)2.4N。
8.(2024·安徽合肥·模拟预测)为探究物体不受力时怎样运动,某同学做了如图所示的实验。
(1)三次实验使小车从斜面的同一高度由静止滑下,发现小车受到的阻力越小,它运动的距离就越远,由此我们可以推断:假如小车受到的阻力为零,它将做 运动;
(2)在三次实验中,小车从斜面的同一高度由静止滑下,最终停在三种水平面的不同位置,小车在三种水平面克服摩擦阻力所做的功大小 (选填“相等”或“不相等”)。
9.(2024·安徽安庆·三模)如图所示,甲是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,乙是探究“阻力对运动的影响”的实验装置。
(1)两个实验都将物体从斜面的一定高度由静止自由滚下,目的是获得一个“运动”的物体,说出此过程主要能量转化情况: ;
(2)甲、乙两组实验,共同采用的探究实验中常用的实验方法是 法;
(3)关于两个实验的一些反思:①甲实验,研究的是小球在斜面上的动能;②甲实验,物块B每次放的位置应相同;③甲实验,通过物块B移动的距离反映小球动能的大小;④乙实验,通过小车运动的距离反映阻力对运动的影响大小;⑤乙实验,也可通过在小车上加减钩码,改变小车受到的阻力;⑥两个实验中,小球、物块、小车在滑行过程中速度减小,受到的摩擦力逐渐增大。其中说法正确的是___________。
A.①③④⑥ B.②③④ C.③④⑤⑥ D.②③⑤
10.(2024·安徽合肥·一模)某实验小组探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。
(1)在测量木块B的滑动摩擦力时,用力拉动木板,弹簧测力计示数如图甲所示,此时弹簧测力计的拉力为 N(弹簧测力计的重不计);
(2)如图乙所示,在木块B上放一重物A,用力拉动木板,此时弹簧测力计示数变大,由甲、乙两次实验可以得出,在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大。
三、质量和密度
11.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)在“用天平和量筒测量盐水的密度”实验中,操作过程如下,请回答问题:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码拨到标尺左端零刻度线处,指针静止时如图甲所示,此时向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡。继续进行实验:
①向烧杯中倒入适量的盐水,用天平测出烧杯和盐水的质量为109.2g;
②把烧杯中的部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积如图乙所示。
③用天平测出烧杯和剩余盐水的质量,天平平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图丙所示。
(2)根据测量的实验数据,计算出盐水的密度为 kg/m3。
12.(2025·安徽合肥·一模)某实验小组利用天平和量筒测量一小块矿石的密度,实验过程如下:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至称量标尺左端的零刻度线上,指针的位置如图甲所示,此时应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡;
(2)天平平衡后,所用砝码及游码在称量标尺上的位置如图乙所示。向量筒中倒入60mL的水,用细线拴住矿石并放入量筒中后,量筒中的水面如图丙所示。实验所测矿石的密度为 kg/m3。
13.(2025·安徽·一模)为了测量某种液体的密度,某同学取适量该液体的样品进行了如下实验:
(1)天平调好后,将盛有适量待测液体的烧杯放在天平的左盘,当右盘中所放砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示时,天平横梁再次在水平位置平衡,烧杯和液体的总质量是 g;
(2)将烧杯中部分液体倒入量筒中,量筒中的液面如图乙所示,接下来称得烧杯和剩余液体的质量为51g,根据上述实验数据,待测液体的密度ρ液= g/cm3。
四、压强
14.(2025·安徽合肥·一模)小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
(Ⅰ)如图(a)所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,开始时橡皮膜是平的。
(Ⅱ)先在A箱中不断加水,实验现象如图(b)、(c)所示。
(Ⅲ)然后B箱中加入一定量盐水,使盐水和水的液面相平,实验现象如图(d)所示。(已知)
(1)实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,由图(c)、(d)现象可知,液体深度相同时,密度越大的液体产生的压强越 。
(2)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图(e)所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时厘米,厘米,厘米,则未知液体的密度为 kg/m3。(已知)
15.(2025·安徽滁州·一模)小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)实验中用 比较液体压强大小;
(2)通过比较乙、丙两图得出结论:同种液体, ,压强越大;
(3)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论。请对小遥的实验过程进行评价 。
16.(2024·安徽阜阳·二模)科技逐梦小组探究液体压强与哪些因素有关时,将玻璃圆筒的两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜,并用两种方式将其浸没在水中,如图甲、乙所示。
(1)比较图甲中玻璃圆筒上、下两端橡皮膜的凹陷程度可知,液体内部的压强跟 有关;
(2)若用图乙所示装置验证在同种液体的同一深度处液体向各个方向的压强相等,这一装置是否可行,并叙述实验现象。
五、简单机械及机械效率
17.(2025·安徽·一模)第一实验小组研究杠杆的机械效率,他们用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在B点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在A点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,装置如图所示。
(1)将杠杆缓慢抬升,测得弹簧测力计的拉力为F,用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2 (不计摩擦)。则:杠杆机械效率的表达式为η= ×100%。(用所测的物理量符号表示)
(2)若仅将弹簧测力计改挂到C点,仍将钩码竖直向上匀速提升h2的高度(不计摩擦),杠杆的机械效率为η',则η' η(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
18.(2025·安徽马鞍山·一模)小明做“探究杠杆平衡条件”的实验:
(1)杠杆处于如图甲所示的位置,实验前要先调节杠杆在水平位置平衡,需要进行的操作是: ;
(2)小明通过实验得出杠杆的平衡条件后,再用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态,测出此时的拉力大小为,发现,其原因是: 。
19.(2024·安徽合肥·二模)某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率,所测实验数据如下表。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
4.0
0.1
1.1
0.5
72.7%
4
6.0
0.1
1.5
0.5
试根据表中实验数据完成下列问题:
(1)表中第4次实验所测的机械效率是 ;
(2)分析表中第1、2次实验的数据,可以得到的初步结论是:用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,滑轮组的机械效率 (填“越小”、“越大”或“相同”);
(3)分析表中第3和第 (填“1”、“2”或“4”)这两次实验的数据,可以得到的初步结论是:滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。
20.(2024·安徽池州·三模)小刚利用图甲装置做“探究杠杆平衡条件”的实验,杠杆上每格的长度相等,每个钩码的质量都是50g。请你利用所学知识回答下列问题:
(1)图甲所示的杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态;
(2)通过调节平衡螺母让杠杆保持水平静止,如图乙所示,在A处挂4个钩码,在B处用测力计竖直向上拉,要使杠杆仍水平静止,其示数为 N;
(3)如果在B处用测力计斜向上拉,测力计的示数将变 。
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考情分析
押题依据
探究液体压强的实验
2024、2022
探究液体压强的实验
实验设计:重点考查控制变量法(如保持深度相同、改变液体密度)和U形管液面高度差的应用。
高频考点:液体压强公式推导(p=F/S)、深度与压强的定量关系(如表格数据分析)。
实验操作细节:可能考查U形管气密性检查(按压橡皮膜后液面是否快速平衡)。
跨模块综合:结合浮力(如物体漂浮时液体压强与浮力关系)或环保情境(如盐水选种实验)。
探究杠杆的平衡条件的实验
2022
探究杠杆的平衡条件的实验
实验步骤:调节杠杆水平平衡(支点居中)、多次测量(避免偶然性)。
误差分析:钩码悬挂点偏移导致力臂测量错误、弹簧测力计未垂直拉动物体。
动态平衡问题:如杠杆倾斜时力臂变化对拉力的影响(需结合几何关系推导)。
实际应用:可能以“核桃钳”“跷跷板”为背景,考查最小力方向(垂直于动力臂)。
一、创新实验装置与动态分析
1.“水凸透镜”探究液体压强与焦距关系
预测考点:自制水透镜(注水或抽水改变焦距),探究液体压强与透镜曲率的关系,推导的动态变化。
命题形式:结合U形管液面差与焦距数据表,分析“焦距越小,底部压强越大”的物理原理。
2.“磁悬浮轨道”探究力学平衡与能量转化
预测考点:设计磁悬浮小车在倾斜轨道上的平衡条件(如磁力与重力分力平衡),计算摩擦系数与悬浮高度的关系。
命题形式:提供轨道示意图,要求绘制受力分析图并解释“零摩擦”状态下的机械能守恒。
二、开放性实验与误差分析
1.“环保材料”浮力实验设计
预测考点:以可降解塑料为对象,探究其密度与浮沉条件(如盐水选种改进实验),分析环保材料对浮力测量的干扰。
命题形式:给出材料样本,要求设计对比实验并解释“密度测量值偏小”的原因(如材料吸水)。
2.“智能传感器”测滑轮组机械效率
预测考点:用光电门传感器测绳子自由端速度,结合电压/电流数据计算电动机效率,分析“额外功来源”(如摩擦、发热)。
命题形式:提供传感器数据表,要求推导并优化实验方案。
三、传统文化与现代科技融合
1.“古法提水装置”杠杆原理探究
预测考点:分析古代桔槔(杠杆提水工具)的力臂设计,计算省力程度(如动力臂:阻力臂=3:1),讨论支点位置对效率的影响。
命题形式:提供文物结构图,要求标注力臂并解释“为何支点靠近阻力点更省力”。
2.“航天器燃料舱”压强与材料强度
预测考点:模拟火箭燃料舱在真空环境下的抗压测试,探究舱体形状(球形vs圆柱形)对压强分布的影响。
命题形式:给出应力-应变曲线,要求解释“球形最优”的力学原理(等强度设计)。
一、浮力
1.(2025·安徽滁州·一模)小明等几位同学设计不同实验探究浮力。
(1)他们找了一段较细的红线,将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部,再向烧杯缓慢注水,直到水将乒乓球浸没,发现红线在竖直方向被拉直,如图甲所示;然后,将大烧杯倾斜,发现红线仍旧在竖直方向被拉直,如图乙所示。根据两次观察到的现象,小明他们认为:乒乓球受到的浮力___________(选填序号)。
A.大小与乒乓球的体积有关 B.大小与水的密度有关
C.方向竖直向上 D.方向可能竖直向上也可能斜向上
(2)在弹簧测力计下悬挂一个铝块,弹簧测力计示数是4.0N。然后,将铝块慢慢浸入水中,当铝块全部浸没在水中,弹簧测力计示数如图丙所示,此时铝块受到浮力大小是 N。
【答案】(1)C
(2)1.5
【解析】(1)根据两次观察到的现象,乒乓球的体积不变,水的密度不变,红线始终被拉直,乒乓球受到的浮力与红线对它竖直向下的拉力、小球竖直向下的重力是平衡力,由二力平衡条件知,乒乓球受到的浮力方向竖直向上,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(2)在图丙中,铝块全部浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为2.5N,根据称重法测浮力的知识,此时铝块受到的浮力F浮=G−F丙=4.0N−2.5N=1.5N
2.(2024·安徽六安·模拟预测)如图所示是“探究浮力大小影响因素”实验装置。器材有:两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)、铁块。
(1)当把铁块从空气慢慢浸入水中(未浸没)时,发现弹簧测力计A的示数会随着减小,说明浮力大小和 有关;
(2)实验中发现弹簧测力计A的示数变化量等于弹簧测力计B的示数变化量,可以初步得到结论是: 。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)物体受到浮力大小等于物体排开液体的重力
【解析】(1)当把铁块从空气慢慢浸入水中(未浸没)时,铁块排开水的体积变大,弹簧测力计A的示数会随着减小,根据称重法可知,铁块所受的浮力增大,说明说明浮力大小和物体排开液体的体积有关。
(2)测力计A示数变化量等于浮力,测力计B的示数变化量等于排开水的重力,由于发现弹簧测力计A的示数变化量等于弹簧测力计B的示数变化量,则浮力等于排开水的重力,所以,可以初步得到结论是:物体受到浮力大小等于物体排开液体的重力。
3.(2024·安徽·三模)创新物理兴趣小组的同学利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材来探究物体所受浮力大小与排开液体所受重力的关系,实验步骤如图所示。
(1)图丙步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对溢水杯杯底的压强 (选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”);
(2)由图中信息可以得到的实验结论是:物体浸在液体中所受浮力大小等于 ;
(3)对上述实验提出一条合理化建议: 。
【答案】(1)一直不变
(2)物体排开液体所受重力的大小
(3)更换不同的液体多做几组实验
【解析】(1)小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强一直不变。
(2)由乙、丙可知,物体的重力为2.8N,石块浸没在水中时,测力计的示数为1.8N,所以石块浸没在水中受到的浮力
F浮=G-F=2.8N-1.8N=1N
由甲、丁可知,空桶的重力为1N,空桶和水的重力为2N,所以排开水的重力
G排=2N-1N=1N
所以物体浸在液体中所受浮力大小等于物体排开液体的重力。
(3)由于实验中用水来进行实验,结论具有偶然性,所以应更换不同的液体多做几组实验。
4.(2024·安徽六安·模拟预测)某小组在探究“杠杆的平衡条件”实验,按图甲器材将实验组装完成,并进行实验;
实验前,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。分别调节动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小,使杠杆在水平位置平衡,并将多次实验数据填入下表中;
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/m
阻力F2/N
阻力臂L2/m
1
1
0.15
1.5
0.10
2
1.5
0.20
2
0.15
3
2
0.25
2.5
0.20
(1)根据上述实验数据得出杠杆平衡的条件是 ;
(2)如图乙所示,一根轻质杠杆两端分别挂着质量不等的两实心铁块,此时杠杆水平平衡。若将两铁块同时浸没于水中(不处底),杠杆 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍然水平平衡”)。
【答案】(1)(动力动力臂阻力阻力臂)
(2)仍然水平平衡
【解析】(1)根据表格中的实验数据知,第1次实验
第2次实验
第3次实验
综上分析知杠杆的平衡条件
或
(2)根据图乙画出如下简图
在杠杆的两端挂质量不等的两实心铁块,杠杆处于平衡状态,因为都为铁,G1>G2,则V1>V2,根据杠杆的平衡知
所以
所以
若将两铁块同时浸没在水中,则
又因为
所以
所以
因此杠杆仍然平衡。
二、运动和力
5.(2025·安徽滁州·一模)学校举办拔河比赛,为了赢得比赛,小明做了“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验,如图所示。
(1)实验中为了测出摩擦力大小,应先在 (选填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计调零,并且用弹簧测力计拉动木块在水平木板上做匀速直线运动。
(2)比较 两图可知,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
【答案】(1)水平
(2)甲、乙
【解析】(1)实验中,要用弹簧测力计在水平方向拉着木块运动,所以,应先在水平方向对弹簧测力计调零。
(2)甲、乙两图实验时,接触面粗糙程度相同,木块对水平面的压力不同,乙图中压力较大,乙图中弹簧测力计示数也较大,则乙图中木块受到的滑动摩擦力较大,所以,比较甲、乙两图可知,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
6.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,用两个表面材质相同的物体A、B探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”。
(1)实验时,应该用水平方向的拉力拉着物体在水平木板上做 运动;
(2)分析实验可以得出结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越 。
【答案】(1)匀速直线
(2)大
【解析】(1)实验时,应该用水平方向的拉力拉着物体在水平木板上做匀速直线运动,此时拉力和摩擦力是平衡力,由二力平衡条件可知拉力和摩擦力大小相等。
(2)由图可知,接触面粗糙程度相同,右图中压力大,弹簧测力计的示数大,即滑动摩擦力大,可以得到当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
7.(2025·安徽合肥·一模)在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”实验中,实验装置如图甲、乙、丙所示。
(1)为了测量滑动摩擦力大小,实验时用弹簧测力计水平拉动物块做匀速直线运动,此时物块所受的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数;比较甲、乙两图,可得出结论:当接触面粗糙程度一定时, 越大,滑动摩擦力越大;
(2)实验中发现匀速拉动物块较为困难,在老师的帮助下同学们利用图甲中的木板和物块把实验装置改进为图丁所示,当加速拉动木板时,木块受到的摩擦力 (选填“大于”“等于”或“小于”)2.4N。
【答案】(1)压力
(2)等于
【解析】(1)实验中,木块匀速直线运动时,水平方向所受的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,它们的大小相等,所以木块受到的摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。图甲和乙中,接触面的粗糙程度相同,压力不同,乙的压力更大,且,即乙中弹簧测力计的示数更大,说明乙中滑动摩擦力更大,所以可得:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)图丁中,长木板是否做匀速直线运动,对木块的运动状态无影响,木块相对地面总处于静止,处于平衡状态,图丁与图甲相比,木块对木板的压力不变,接触面的粗糙程度不变,因此摩擦力相同,图甲中弹簧测力计的示数为2.4N,即摩擦力为2.4N,因此图丁中木块受到的摩擦力等于2.4N。
8.(2024·安徽合肥·模拟预测)为探究物体不受力时怎样运动,某同学做了如图所示的实验。
(1)三次实验使小车从斜面的同一高度由静止滑下,发现小车受到的阻力越小,它运动的距离就越远,由此我们可以推断:假如小车受到的阻力为零,它将做 运动;
(2)在三次实验中,小车从斜面的同一高度由静止滑下,最终停在三种水平面的不同位置,小车在三种水平面克服摩擦阻力所做的功大小 (选填“相等”或“不相等”)。
【答案】 匀速直线 相等
【解析】(1)[1]三次实验使小车从斜面的同一高度由静止滑下,发现小车受到的阻力越小,它的运动状态改变的越慢,它运动的距离就越远,由此我们可以推断:假如小车受到的阻力为零,它的运动状态将不会发生改变,所以它将做匀速直线运动。
(2)[2]在三次实验中,小车从斜面的同一高度由静止滑下,说明刚开始时小车的机械能相等,小车最终停下,机械能全部转化为克服摩擦做功时产生的内能,故小车在三种水平面克服摩擦阻力所做的功大小相等。
9.(2024·安徽安庆·三模)如图所示,甲是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,乙是探究“阻力对运动的影响”的实验装置。
(1)两个实验都将物体从斜面的一定高度由静止自由滚下,目的是获得一个“运动”的物体,说出此过程主要能量转化情况: ;
(2)甲、乙两组实验,共同采用的探究实验中常用的实验方法是 法;
(3)关于两个实验的一些反思:①甲实验,研究的是小球在斜面上的动能;②甲实验,物块B每次放的位置应相同;③甲实验,通过物块B移动的距离反映小球动能的大小;④乙实验,通过小车运动的距离反映阻力对运动的影响大小;⑤乙实验,也可通过在小车上加减钩码,改变小车受到的阻力;⑥两个实验中,小球、物块、小车在滑行过程中速度减小,受到的摩擦力逐渐增大。其中说法正确的是___________。
A.①③④⑥ B.②③④ C.③④⑤⑥ D.②③⑤
【答案】(1)重力势能转化为动能
(2)控制变量
(3)B
【解析】(1)两个实验中物体在斜面的一定高度,具有重力势能,物体滚下后获得了速度,具有动能,因此在此过程中重力势能转化为动能。
(2)甲是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,乙是探究“阻力对运动的影响”,都将物体从斜面的一定高度由静止自由滚下,运用了控制变量法。
(3)①②③甲实验,小球从斜面上滚下到水平面上具有速度,即到达水平面时的动能,小球撞击物块B后,通过物块B移动的距离来反映小球撞击时的动能大小,所以每次物块B的位置应相同,则①错误,②③正确;④⑤乙实验,通过小车运动的距离反映阻力对运动的影响大小,但不能通过小车上加减钩码改变小车受到的阻力,因为实验中应该针对同一物体改变物体受到的阻力,则④正确,⑤错误;⑥摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,两个实验中,小球、物块、小车在滑行过程中压力和接触面粗糙程度都不变,则摩擦力不变,则⑥错误,故B正确,ACD错误。
故选B。
10.(2024·安徽合肥·一模)某实验小组探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。
(1)在测量木块B的滑动摩擦力时,用力拉动木板,弹簧测力计示数如图甲所示,此时弹簧测力计的拉力为 N(弹簧测力计的重不计);
(2)如图乙所示,在木块B上放一重物A,用力拉动木板,此时弹簧测力计示数变大,由甲、乙两次实验可以得出,在接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大。
【答案】(1)3.6
(2)压力
【解析】(1)如图甲所示,图中弹簧测力计分度值为0.2N,示数为3.6N,即此时弹簧测力计的拉力为3.6N。
(2)实验中,木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等;通过对比甲、乙两次实验,在木块B上放一重物A,用力F2拉动木板,此时弹簧测力计示数变大,即滑动摩擦力变大,可知:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
三、质量和密度
11.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)在“用天平和量筒测量盐水的密度”实验中,操作过程如下,请回答问题:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码拨到标尺左端零刻度线处,指针静止时如图甲所示,此时向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡。继续进行实验:
①向烧杯中倒入适量的盐水,用天平测出烧杯和盐水的质量为109.2g;
②把烧杯中的部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积如图乙所示。
③用天平测出烧杯和剩余盐水的质量,天平平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图丙所示。
(2)根据测量的实验数据,计算出盐水的密度为 kg/m3。
【答案】(1)右
(2)1.03×103
【解析】(1)如图,将天平放在水平桌面上,并将游码移至标尺左端的零刻度线处,发现指针向左偏,说明左端下沉,右端上翘,所以平衡螺母向右调节,使天平横梁水平平衡。
(2)量筒中盐水的体积
烧杯与剩余盐水的质量m1=20g+20g+5g+2.4g=47.4g
量筒中盐水的质量m=m总- m1=109.2g-47.4g=61.8g
盐水的密度
12.(2025·安徽合肥·一模)某实验小组利用天平和量筒测量一小块矿石的密度,实验过程如下:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至称量标尺左端的零刻度线上,指针的位置如图甲所示,此时应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡;
(2)天平平衡后,所用砝码及游码在称量标尺上的位置如图乙所示。向量筒中倒入60mL的水,用细线拴住矿石并放入量筒中后,量筒中的水面如图丙所示。实验所测矿石的密度为 kg/m3。
【答案】(1)右
(2)
【解析】(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至称量标尺左端的零刻度线上,指针的位置如图甲所示,指针左偏,说明左端重,则此时应向右调节平衡螺母,使天平平衡。
(2)如图乙所示,天平横梁标尺分度值为0.2g,则矿石的质量为
向量筒中倒入60mL的水,用细线拴住矿石并放入量筒中后,量筒中的水面如图丙所示,量筒分度值为,此时示数为,则矿石体积为
则实验所测矿石的密度为
13.(2025·安徽·一模)为了测量某种液体的密度,某同学取适量该液体的样品进行了如下实验:
(1)天平调好后,将盛有适量待测液体的烧杯放在天平的左盘,当右盘中所放砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示时,天平横梁再次在水平位置平衡,烧杯和液体的总质量是 g;
(2)将烧杯中部分液体倒入量筒中,量筒中的液面如图乙所示,接下来称得烧杯和剩余液体的质量为51g,根据上述实验数据,待测液体的密度ρ液= g/cm3。
【答案】(1)69
(2)0.9
【解析】(1)由图甲可知,标尺的分度值为0.2g,游码所对应的质量为4g,烧杯和液体的总质量为
(2)如图乙所示,量筒的分度值为2mL,量筒中液体体积为
量筒内的液体质量为
液体的密度为
四、压强
14.(2025·安徽合肥·一模)小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
(Ⅰ)如图(a)所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,开始时橡皮膜是平的。
(Ⅱ)先在A箱中不断加水,实验现象如图(b)、(c)所示。
(Ⅲ)然后B箱中加入一定量盐水,使盐水和水的液面相平,实验现象如图(d)所示。(已知)
(1)实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,由图(c)、(d)现象可知,液体深度相同时,密度越大的液体产生的压强越 。
(2)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图(e)所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时厘米,厘米,厘米,则未知液体的密度为 kg/m3。(已知)
【答案】(1)大
(2)
【解析】(1)观察图(d),此时A箱装水,B箱装盐水,盐水和水的液面相平,也就是液体深度相同。已知,从图中可以看到橡皮膜向水的一侧凸起,这说明盐水对橡皮膜产生的压强大于水对橡皮膜产生的压强。由此可知,在液体深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
(2)在A 箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,则水和未知液体的压强相同,根据有
此时厘米,厘米,厘米则未知液体的密度为
15.(2025·安徽滁州·一模)小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)实验中用 比较液体压强大小;
(2)通过比较乙、丙两图得出结论:同种液体, ,压强越大;
(3)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论。请对小遥的实验过程进行评价 。
【答案】(1)U形管两侧液面高度差
(2)深度越深
(3)见解析
【解析】(1)根据转换法,压强计两边液面高度差越大表示液体压强越大,故实验中用U形管两边液面高度差比较液体压强大小。
(2)通过比较乙、丙两图,液体的密度相同,深度越深,压强计两边液面高度差越大,可以得出结论:液体内部的压强与液体的深度有关,同种液体深度越深,压强越大。
(3)向烧杯中多次加盐水,改变了液体密度的同时也改变了液体深度,没有控制液体的深度相同,不符合控制变量法要求,故结论错误。
16.(2024·安徽阜阳·二模)科技逐梦小组探究液体压强与哪些因素有关时,将玻璃圆筒的两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜,并用两种方式将其浸没在水中,如图甲、乙所示。
(1)比较图甲中玻璃圆筒上、下两端橡皮膜的凹陷程度可知,液体内部的压强跟 有关;
(2)若用图乙所示装置验证在同种液体的同一深度处液体向各个方向的压强相等,这一装置是否可行,并叙述实验现象。
【答案】(1)深度
(2)见解析
【解析】(1)图甲中比较玻璃圆筒上、下两端橡皮膜的凹陷程度可知,玻璃圆筒上端浸入液体的深度小,上端的橡皮膜凹陷的少;玻璃圆筒下端浸入液体的深度大,下端的橡皮膜凹陷的多;可知:液体内部的压强跟深度有关,深度增加液体压强增大。
(2)研究在同种液体的同一深度处液体向各个方向的压强相等,要控制液体的深度和液体的密度相同,故这一装置方法可行,只需要比较图乙玻璃圆筒左、右两侧的橡皮膜的凹陷程度相同,即可得出:在同种液体的同一深度处液体向各个方向的压强相等。
五、简单机械及机械效率
17.(2025·安徽·一模)第一实验小组研究杠杆的机械效率,他们用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在B点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在A点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,装置如图所示。
(1)将杠杆缓慢抬升,测得弹簧测力计的拉力为F,用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2 (不计摩擦)。则:杠杆机械效率的表达式为η= ×100%。(用所测的物理量符号表示)
(2)若仅将弹簧测力计改挂到C点,仍将钩码竖直向上匀速提升h2的高度(不计摩擦),杠杆的机械效率为η',则η' η(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】(1)
(2)等于
【解析】(1)有用功为,总功,则机械效率的表达式为
(2)因为不计摩擦,设杠杆重心升高的距离为h,所以有
仅将弹簧测力计改挂到C点,仍将钩码竖直向上匀速提升的高度,则有用功不变。额外功是克服杠杆重力所做的功,因钩码上升高度相同,所以杠杆上升高度也相同,则额外功相同,因此总功不变,由可知,机械效率不变,故等于。
18.(2025·安徽马鞍山·一模)小明做“探究杠杆平衡条件”的实验:
(1)杠杆处于如图甲所示的位置,实验前要先调节杠杆在水平位置平衡,需要进行的操作是: ;
(2)小明通过实验得出杠杆的平衡条件后,再用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态,测出此时的拉力大小为,发现,其原因是: 。
【答案】(1)将平衡螺母向右调,直至在水平位置平衡
(2)把当成了的力臂
【解析】(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向右调节,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态,此时拉力力臂不是弹簧测力计所挂位置到支点之间的杆长,即不是L1,而小明把当成了的力臂,因此。
19.(2024·安徽合肥·二模)某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率,所测实验数据如下表。
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
4.0
0.1
1.1
0.5
72.7%
4
6.0
0.1
1.5
0.5
试根据表中实验数据完成下列问题:
(1)表中第4次实验所测的机械效率是 ;
(2)分析表中第1、2次实验的数据,可以得到的初步结论是:用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,滑轮组的机械效率 (填“越小”、“越大”或“相同”);
(3)分析表中第3和第 (填“1”、“2”或“4”)这两次实验的数据,可以得到的初步结论是:滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。
【答案】(1)80%
(2)越大
(3)2
【解析】(1)第4次的机械效率为
(2)分析表中第1、2次实验的数据可知,使用相同的滑轮组提升不同的物体,物体的重力不同,滑轮组的机械效率不同,物体越重,滑轮组的机械效率越大。
(3)探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重是否有关时,实验中采用的是控制变量法,实验中需要控制滑轮组的连接方式相同,提升的物体相同,动滑轮的重力不同,故需要对比第3和第2的实验数据。
20.(2024·安徽池州·三模)小刚利用图甲装置做“探究杠杆平衡条件”的实验,杠杆上每格的长度相等,每个钩码的质量都是50g。请你利用所学知识回答下列问题:
(1)图甲所示的杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态;
(2)通过调节平衡螺母让杠杆保持水平静止,如图乙所示,在A处挂4个钩码,在B处用测力计竖直向上拉,要使杠杆仍水平静止,其示数为 N;
(3)如果在B处用测力计斜向上拉,测力计的示数将变 。
【答案】(1)是
(2)1.5
(3)大
【解析】(1)杠杆静止或匀速转动时,杠杆处于平衡状态,故杠杆在如图甲的位置静止时是处于平衡状态。
(2)根据杠杆平衡条件得
解得。
(3)如果在B处用测力计斜向上拉,测力计所施加的拉力的力臂变大,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,测力计的拉力变大,即测力计示数变大。
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