内容正文:
物理
1
2
三、创新实验
3
1.[2025陕西]小明发现,向水中加入食盐能使沉入水底的鸡蛋上浮至漂浮,
加入的食盐越多,鸡蛋排开盐水的体积就越小.于是提出问题:能否利用漂
浮的物体排开液体的体积与液体密度之间的关系制成密度计?小明用大烧
杯、金属丝、刻度尺、食盐、水、密度已知的不同液体、直杆(轻质均匀
的圆柱体)等器材进行实验探究.水的密度为
4
(1)如图甲,小明将直杆放入水中,直杆倾倒后漂浮在水面上,此时直
杆受到的浮力______重力.
等于
(2)为了让直杆能立在水中,小明将金属丝缠绕在直杆的不同位置,分
别放入水中,直杆在水中所处的状态如图乙所示.分析①、②、③可知:要
使直杆竖直漂浮在水中,应在直杆的______位置缠绕金属丝;分析③、④、
⑤可知:当金属丝缠绕的位置一定时,适当______(选填“增加”或“减少”)
金属丝的缠绕量,直杆更容易竖直漂浮在水中.
下端
增加
5
(3)直杆竖直漂浮在密度不同的液体中时,浸在液体中的深度
也不同.因此,将直杆上液面所对应的位置,标注为该液体的密
度.则在图丙中的 点标注的密度值为___ .
1
(4)将直杆放入密度已知的不同液体中,当直杆在液体中稳定竖直漂浮时,
在直杆上液面所在的位置做标记,并测量出直杆浸入液面以下部分的长度 ;
将数据记录在下表中,并将对应的密度值标注在直杆上,制成密度计.
液体密度 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
浸入液面以下部分的长度 15.95 14.22 12.80 11.64 10.67
分析表中数据可知:此密度计所标刻度的位置越靠上,对应液体的密度值
越____(选填“大”或“小”),刻度线分布越____(选填“疏”或“密”).
小
疏
6
(5)如图丁,是、 两支密度计在水中漂浮时的情景,若要测量密度稍
小于水的另一种液体的密度,选___(选填“”或“ ”)密度计测量更准确.
、放入另一种液体中,均不会沉入底部
7
2.[2025达州]中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史.如图甲所示,盘
中置物,手提提纽.右移秤砣,使杆秤水平平衡.“能工巧匠”小组参加了“制
作简易杆秤”活动.请你根据活动过程,完成下列问题:
(1)制作原理:杆秤是根据__________条件制成.如图乙,用轻质木棒作
为秤杆,细线系上一个质量为的物体作为秤砣,空小盆挂在 点作为秤
盘,在 点挂粗绳作为提纽,___点相当于杠杆的支点.
杠杆平衡
8
(2)图乙中,秤盘内未放称量物,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,在秤
杆上悬挂秤砣细线的位置做标记,该标记处对应的刻度为___ .
0
(3)图乙中,当称量物质量增大时,秤砣应向____(选填“左”或“右”)移动.
右
(4)为了增大杆秤测量范围,可采用______(选填“增大”或“减小”)秤砣
质量的方法.
增大
9
(5)该小组设计了一个测量秤砣密度的方案:在图乙中取下秤盘后, 端
悬挂秤砣,在端施加竖直向下拉力 时,木棒水平平衡,如图丙;把秤
砣浸没在一个盛有适量液体的圆柱形容器中,液体深度变化 ,液体
对容器底部压强变化了,在端施加竖直向下拉力 时,木棒再次
水平平衡,如图丁.已知.秤砣密度为__________
整个过程秤砣不吸液,液体未溢出,秤砣与容器底未接触,取 .
10
【解析】(5)图丁中,设容器的底面积为,秤砣的密度 ,则秤砣的
体积,则秤砣的重力 ,根据阿基米德
原理和,可得秤砣的浮力;此时 点的拉力
;根据杠杆平衡条件可得
,即,图丙中, 点的拉力
,根据杠杆平衡条件可得 ,即
,由可得:,已知,
则,所以秤砣的密度
.
11
3.[2024广东]鞋子面料的透水汽性会影响脚的舒适感.透水汽性是指单位时
间内透过单位面积的水蒸气质量.为比较两款鞋子面料的透水汽性,小明用
如图所示的两个装置进行实验.在相同规格的容器中盛放等质量的水,用恒
温装置维持水温不变,面料与容器口紧密贴合.容器口的面积为 ,
装置甲中的水温为,实验室温度为 .#1
12
实验装置 总质量 总质量
甲 225.00 223.12
乙 235.00 232.68
(1)实验中,装置乙中的水温应为____ .
37
(2)分别测出两装置中容器、水和面料的总质量; 后,再次测
出相应的总质量 ,数据记录如表所示.分析数据可得:
①装置甲中透过面料1的水蒸气质量为_____ ;
1.88
②面料___的透水汽性更大;
2
③两种面料的透水汽性之差为____ .
22
13
(3)实验过程中,容器的____(选填“内”或“外”)表面会有小水珠形成.
(4)请举出1个生活中选用透水汽性大的材料而增强舒适感的实例:
____________________________.
内
汽车方向盘选用天然皮革制成
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【解析】(2)①装置甲中透过面料1的水蒸气质量为
;
②装置乙中透过面料2的水蒸气质量为
,面料1的透水汽性为,面料2的透
水汽性为,
, 因此面料2的透水汽性更大;
③两种面料的透水汽性之差为
.
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4.[2025山西]电线杆是常见的市政设施,传统电线杆多为实心圆柱结构,
而现代电线杆多采用空心圆柱结构.它们的抗弯强度一样吗?实践小组的同
学们设计实验,探究杆的抗弯强度与杆的空心程度的关系.#1
实验思路:选择材料、长度和质量相同但空心程度不同的杆,在杆的相同
位置施加相同的拉力,通过测量杆的形变量,比较杆的抗弯强度.
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实验过程:如图所示,将杆的一端水平固定在铁架台上,
在杆的另一端挂一定数量的钩码,用刻度尺测量杆的下弯
距离 .换用不同的空心杆,重复上述操作,记录数据如表.
次数 杆长 杆的质量
杆的空心
程度 钩码质量
杆的下弯距
离
1 15 10 _______ 100 9
2 15 10 _______ 100 6
3 15 10 _________ 100 3
4 15 10 _________ 100 1
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实验结论:
(1)通过分析实验数据可初步得出:材料、长度和质量都相同的杆,空
心程度越大,抗弯强度______(选填“越大”“不变”或“越小”).
越大
次数 杆长 杆的质量
杆的空心
程度 钩码质量
杆的下弯距
离
1 15 10 _______ 100 9
2 15 10 _______ 100 6
3 15 10 _________ 100 3
4 15 10 _________ 100 1
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应用拓展:
(2)结合以上信息,请你写出生产生活中采用空心结构的一个实例:
______.杆的抗弯强度还可能与哪些因素有关呢?请你提出一个可探究的科
学问题:__________________________________________________.
旗杆
杆的抗弯强度与杆的长度有什么关系(答案合理即可)
次数 杆长 杆的质量
杆的空心
程度 钩码质量
杆的下弯距
离
1 15 10 _______ 100 9
2 15 10 _______ 100 6
3 15 10 _________ 100 3
4 15 10 _________ 100 1
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5.[2025湖南]某兴趣小组了解到人长时间过度低头易对颈椎肌肉造成伤害,
为研究颈椎肌肉产生的拉力大小与人低头角度变化之间的规律,设计并组
装了一套如图甲所示的装置.印有头颈部照片的内盘与有刻度的固定外盘圆
心均在点,内盘可绕点转动,以 点为支点,将整个头颈部简化为杠杆
模型. 表示人低头的角度,在点通过细线悬挂一个重为
的物体模拟头颅重力,用细线垂直对点施加的拉
力 模拟颈椎肌肉产生的拉力,细线对点的拉力大小为
.实验中通过拉力传感器测出内盘上的头颈部在不同位置
平衡时 的大小,实验数据如下表所示.#1
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(1)请画出图乙中的力臂 (保留作图痕迹).
(2)分析表格中的数据可知,颈椎肌肉产生的拉力随人低头
的角度增大而______,对颈椎肌肉的影响就越大.
(3)若某中学生头颅的重力为 ,请根据表格中的数据,
计算该学生低头角度为 时,颈椎肌肉产生的拉力大小是_____ .
增大
220
(4)请你结合以上分析,从保护颈椎肌肉的角度提出一条合理建议:___
________________________________________________________________
_______________________________________________________.
尽量减少低头的时间和角度,例如在使用电子设备时,将设备屏幕抬高,使屏幕中心与眼睛在同一高度,避免长时间低头看手机或电脑
物体的重力/ 2
的大小/ 0 15 30 45 60
拉力传感器的示数/ 0 3.22 6.22 8.80 10.78
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6.[2024山西]小亮发现进入电梯后手机信号会变弱,老师告诉小亮这是因
为密闭的电梯对手机信号有屏蔽作用.小亮想知道不同材质的密闭容器对手
机信号是否都有屏蔽作用,他设计如下实验进行探究.
步骤一:收集纸盒、塑料盒、木盒、装茶叶的铁盒、铝质饭盒和锡箔纸做
成的密闭盒子.
步骤二:将一部手机分别放入密闭盒中,用另一部手机拨打该手机并记录
现象如下表.
盒子材质 纸 塑料 木头 铁 铝 锡箔
能否打通 能 能 能 不能 不能 不能
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(1)手机是用________传递信息的.通过实验,可得出初步结论:_______
_________________.
金属对
电磁波有屏蔽作用
步骤三:从铁盒、铝盒和锡箔纸盒中拿出手机,手机立刻打通.
电磁波
(2)过量的电磁波辐射对人体有害.小亮调查发现很多地方需要进行电磁
波屏蔽,如:为减少微波泄漏,微波炉玻璃门上安装有致密的细金属网;
医院 室为防止射线泄漏,房门用含有铅板夹层的厚钢板制成.根据以上
信息,请你提出一个可探究的科学问题:____________________________
_________.
比较不同金属对电磁波屏蔽作
用的强弱
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7.[2025威海]如图1所示,我国部分古代建筑屋顶采用弧线
型设计,“如鸟斯革,如翚斯飞”.屋顶为什么这样设计?某
兴趣小组通过实验进行探究.
根据经验,雨水流过屋顶的时间越短,防雨效果越好,为此他们首先进行
了实验一.
实验一:探究雨滴经过屋顶的时间与哪些因素有关
(1)猜想:影响雨滴流过屋顶(高度、宽度均相同)时间的因素可能为:
雨滴在屋顶运动的初始位置、屋顶材料、屋顶形状.(雨滴与屋顶碰撞之后的速度近似为零,他们认为可不用研究雨滴初始速度这一因素.)
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设计实验方案:
请写出1个测量时间的工具:______.
图2所示5个实验:用钢珠代替雨滴,将相同钢珠从屋顶不同位置静止释放,
记录钢珠经过屋顶的时间.若研究该时间与屋顶材料的关系,应选择实验
________进行研究.
秒表
甲、丁
测量与分析:
用传感器获得图2甲、乙中钢珠从屋顶顶端滑到底端完整的路程和时间 实
验数据,画出关系如图3所示,其中图像___(选填“”或“ ”)表示钢珠
运动的平均速度较大;钢珠滑过屋顶____(选填“甲”或“乙”)的时间较短.
乙
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实验二:探究下雨时不同屋顶对墙体的保护能力
(2)如图4所示,甲、乙、丙是下方墙体相同、屋顶的材料相同但形状不
同的三个建筑.将代替雨滴的相同钢珠分别在甲、乙屋顶顶端静止滑下落到
水平地面,测量落地点到墙的距离、 ,数据如表所示.
实验次数 距离/
1 45 58
2 43 59
3 44 58
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根据表中数据推测:为防止雨水落地时飞溅打湿墙体,下雨时____
(选填“甲”或“乙”)对墙体保护更好.若不计一切阻力,甲图中钢珠落地时
的动能___(选填“ ”“”或“ ”)乙图中钢珠落地时的动能.
乙
实验三:探究不同屋顶对建筑采光的影响
(3)图4甲、乙、丙三个建筑右侧墙体均安装大型窗户,某时刻阳光方向
如图所示,阳光能够照射到房间内距离最远的是____(选填“甲”“乙”或
“丙”).
丙
实验次数 距离/
1 45 58
2 43 59
3 44 58
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8.[2025福建]降水量是指一段时间内,雨水(或融化后的固体降水)未经
蒸发、渗透和流失所积聚起来的水层深度.为了监测降水量,科创小组制作
了“翻斗式雨量计”,装置外观是上端开口的圆柱体,如图1甲.内部结构示
意图如图1乙.装置核心部件如图1丙,它是用中间隔板分开的两个完全对称
的三角形容器,可绕 点处的水平轴转动,从而使两侧容器轮流接水,当
一侧容器接满 雨水时会发生翻转,将水倒出,随着降雨持续,翻斗
左右翻转,过程如图1丁.磁铁与配重通过连杆安装在翻斗上并随翻斗左右
摆动,当磁铁经过磁感应开关(两者相互作用力忽略不计)时,磁感应开
关通过电流传感器将翻斗翻转信息变成电信号,从而推算降水量.#1
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(1)翻斗在水平位置时是等臂杠杆,实验器材中属于等臂杠杆的有
__________.
托盘天平
(2)连杆上装有可调高度的配重.校准过程,若倒入的水量总是大于
时翻斗才发生翻转,可通过______(选填“降低”或“升高”)配重在
降低
连杆上的位置进行调整.
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(3)图2甲是翻斗翻转信息变为电信号的工作电路,电源电压不变, 、
为定值电阻, .某次降雨,电流传感器(电阻不计)测得电流
随时间变化关系如图2乙.
①当磁铁每次经过磁感应开关时,开关状态是______.
闭合
②“翻斗式雨量计”顶端开口面积为,由图2乙可知该地区 内降
水量约为____ ,降水量变化趋势是______.(测量前翻斗内无水)
1.2
变小
③由图2可知,_____ .
200
30
(4)若该装置在我国北方地区使用,可改进的措施是_________________
________________________________________________________________
_______.
低温天气,增加加
热装置(或降水量偏小,可以降低配重的高度并重新校准参数(答案合理
即可)
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9.[2025云南]太阳光中紫外线过度照射会对皮肤造成损伤,小明想探究芦
荟汁是否具有防晒作用.他在暗室中用芦荟汁、紫外光灯、模拟皮肤的可透
光塑料膜2张、紫外线光敏试纸2张(颜色随照射强度增加而加深)、计时
器进行实验.将一张塑料膜铺在一张光敏试纸上,把紫外光灯固定在桌面上,
用适当强度的紫外光照射塑料膜一段时间;接下来的操作是:__________
________________________________________________________________
_____________,对比两张紫外线光敏试纸的颜色深度;若_____________
_______________________,则说明芦荟汁有防晒作用.
将涂有芦
荟汁的塑料膜铺在另一张光敏试纸上,用同样强度的紫外光照射塑料膜相
同的一段时间
涂有芦荟汁的
塑料膜下的试纸颜色更浅
32
10.[2024山西]由于全球变暖,世界各地许多冰川开始快速消融.如图所示,
为了保护全球海拔最低、蕴含丰富地质学信息的四川达古冰川,科学家正在
探索为冰川盖“被子”来减小太阳辐射热对冰川消融的影响.市场上有同种规
格的白色、灰色、黑色三种颜色的纳米纤维布,选谁做“被子”呢?请你设计
一个可操作的选择方案.
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答:器材:三个完全相同的盆,三块质量、形状、初温相同的冰块,大小相
等的白色、灰色、黑色纳米纤维布各一块,电子秤.
步骤:①将三块冰分别放在三个盆内;②分别用三块布完全包裹三个盆后
同时放在室外的阳光下;③静置适当时间,将盆内熔化后的水倒出,用电子秤
分别测出盆和剩余冰的总质量并进行比较.
结论:总质量最多的一组,所用的纳米纤维布防太阳辐射热效果最好,可选择
该布做“被子”.
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11.[2025山西]2025年春节,小明观看了电影《哪吒2》.电影中,“哪吒”高
呼:“冰不导电”.小明对此片段印象深刻,并产生疑问:冰真的不可以导电
吗?请你帮他设计一个可操作的实验方案进行验证.
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答:【方案一】实验器材:电源、小灯泡、冻有两个铜片做接线柱的冰块、
开关各一个,若干导线.
实验步骤:①按照设计的电路图连接各实验器材;②闭合开关,观察小灯
泡是否发光.
实验结论:若小灯泡发光,说明冰可以导电;若小灯泡不发光,说明冰不
可以导电.
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【方案二】实验器材:电源、电流表、电阻、冻有两个铜片做接线柱的冰
块、开关各一个,若干导线.
实验步骤:①按照设计的电路图连接各实验器材;②闭合开关,观察电流
表指针是否发生偏转.
实验结论:若电流表指针偏转,说明冰可以导电;若电流表指针不偏转,
说明冰不可以导电.
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12.[2025天津]小明从废弃的电热锅中拆下了一个加热盘,其阻值在
之间.为测量其电阻,他找来了一个电源电压为 ,一个
电流表测量范围为,两个滑动变阻器最大阻值约为 和
最大阻值约为 ,开关和导线若干.请你合理选择上述器材设计实
验,测出加热盘电阻 的阻值.要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;
(3)写出加热盘电阻 的数学表达式(用已知量和测量量表示).
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(2)①按电路图连接电路;②闭合开关、 ,调节滑动变阻器的滑
片到适当位置,读出电流表的示数;③断开开关 ,保持滑片位置不动,
读出电流表的示数
(3)
【答案】(1)如图所示
39
$