内容正文:
专题12 力学、电学实验专项【重点 难点 热点】
目 录
1
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考点一 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 10
考点二 探究液体压强与哪些因素有关 12
考点三 探究浮力大小与哪些因素有关 13
考点四 探究杠杆的平衡条件 15
考点五 探究电流与电压、电阻的关系 18
考点六 伏安法测电阻(含特殊法测电阻) 20
考点七 测量小灯泡的电功率(含特殊法) 22
24
24
1.(2025·山东·中考真题)小梅利用下图装置做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验,所用的长方体木块如图甲所示,其中一个面粗糙程度较大,其他各面粗糙程度相同。
(1)实验前,小梅先将弹簧测力计在 (选填“水平”或“竖直”)方向调零,使指针对准零刻度线;调好后,她用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平木板做 运动,此时弹簧测力计的示数等于木块与木板之间滑动摩擦力的大小。
(2)小梅对比乙,丙两次实验得出:当接触面受到的压力大小和接触面积大小一定时,接触面越 ,滑动摩擦力越大。
(3)小梅对比乙、丁两次实验,初步得出“滑动摩擦力大小与接触面积有关”的结论。你认为她得出这个结论的探究过程是 (选填“合理”或“不合理”)的。理由是 。
接下来,小梅继续探究……
【答案】(1) 水平 匀速直线 (2)粗糙
(3) 不合理 没有控制接触面粗糙程度相同
【详解】(1)[1]因为实验时要在水平方向拉动木块,为了避免弹簧与外壳摩擦等对实验的影响,应在水平方向对弹簧进行调零。
[2]根据二力平衡知识可知,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平木板做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数等于木块与木板之间滑动摩擦力的大小。
(2)对比乙,丙两次实验可知,压力一定时,接触面越粗糙,弹簧测力计的示数越大,即摩擦力越大,因此可得:当接触面受到的压力大小和接触面积大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)[1][2]对比乙、丁两次实验,木块对接触面的压力一定,接触面的粗糙程度和面积都不同,根据控制变量法的思想可知,小梅得出这个结论的探究过程是不合理的。
2.(2025·山东德州·中考真题)在探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中。
(1)如图甲所示,实验器材安装完毕后发现U形管两侧液面不相平,接下来应该______,直到U形管两侧液面相平;
A.向U形管内添加适量水 B.从U形管内向外倒出适量水
C.取下软管重新安装 D.按压金属盒的橡皮膜
(2)气密性良好的微小压强计 (选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)下列实验中用到的物理研究方法与本实验完全不同的是__ ____;
A.探究平面镜成像
B.探究压力作用效果与哪些因素有关
C.探究电流与电压、电阻的关系
(4)如图乙所示,某次实验时,测得U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为 Pa(,);
(5)某实验小组对压强计进行了改装,将U形管的两端分别连接了软管和探头,当两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。两容器内分别装有A、B两种不同液体,现将两探头置于相同深度,U形管液面位置如图丙所示,则 (选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)C (2)不属于 (3)A (4)400 (5)<
【详解】(1)实验器材安装完毕后,U形管两侧液面不相平,是因为软管与U形管连接部分可能存在空气,导致两侧压强不相等(一侧是大气压,另一侧因空气存在压强不同)。此时应取下软管重新安装,让U形管两侧都直接与大气相通,这样两侧液面就会相平。添加或倒出水,不能解决压强不一致的问题;按压橡皮膜是实验中探究压强时的操作,不是解决液面不相平的方法,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)连通器的定义是“上端开口、底部相连通的容器”。微小压强计的U形管一端通过软管与探头连接(探头部分不是开口的),并非两端都开口,不满足连通器的结构特点,所以不属于连通器。
(3)本实验探究液体压强与因素的关系,用到了控制变量法(如控制液体密度,探究压强与深度的关系;控制深度,探究压强与液体密度的关系)和转换法(U形管两侧液面高度差反映压强大小)。“探究平面镜成像”,用“未点燃的蜡烛替代像的位置”,用到的是等效替代法。“探究压力作用效果与哪些因素有关”、“探究电流与电压、电阻的关系”,都用到了控制变量法,与本实验方法一致。故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。(4)U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为
(5)从图丙可知,两探头置于相同深度,U形管中B液体对应的液面低,说明B液体在该深度产生的压强更大(即pA<pB),因为h相同,由可得ρA<ρB。
3.(2025·云南·中考真题)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐 ,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和 ;
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重 N,c、d中物块所受浮力均为 N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度 关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力 。分析b、 三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是 。
【答案】(1) 变大 排开液体的体积 (2) 3.8 1.4 无 (3) 越大 e、f (4)见解析
【详解】(1)[1]a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,通过称重法计算可知,铁块受到的浮力逐渐变大,说明浮力与深度有关。
[2]铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,通过称重法计算可知,浮力不变,说明浮力与深度无关。
(2)[1]由图b可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的示数是3.8N,物块的重力是3.8N。
[2] c、d中物块所受拉力都是2.4N,物块所受浮力均为F浮c= F浮d=G-Fc=3.8N-2.4N=1.4N
[3]c、d图中物块浸入液体中的深度不同,浮力相同,说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关。
(3)[1] b、d、e三次实验,e图中物体排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
[2]探究浮力和液体的密度的关系,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,选择b、e、f三次实验,e、f图中弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力不同,可以得到排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关。
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,球体的形状规则,深度不同时排开液体的体积也不同,不能探究浮力和深度的关系。
4.(2025·四川达州·中考真题)中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史。如甲图所示,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。如乙图,用轻质木棒作为秤杆,细线系上一个质量为m的物体作为秤砣,空小盆挂在A点作为秤盘,在O点挂粗绳作为提纽, 点相当于杠杆的支点。
(2)乙图中,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 g。
(3)乙图中,当称量物质量增大时,秤砣应向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)为了增大杆秤量程,可采用 (选填“增大”或“减小”)秤砣质量的方法。
(5)该小组设计了一个测量秤砣密度的方案:在乙图中取下秤盘后,A端悬挂秤砣,在C端施加竖直向下拉力时,木棒水平平衡,如丙图;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0.02m,液体对容器底部压强变化了160Pa,在C端施加竖直向下拉力时,木棒再次水平平衡,如丁图。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,g取10N/kg)。
【答案】(1) 杠杆平衡 O (2)0 (3)右 (4)增大 (5)8.8×103
【详解】(1)[1]杆秤准确称量前,秤杆在两个力的作用下围绕固定点转动,是杠杆,杆秤准确称量时,秤杆保持静止状态,此时可读出物体质量,故当杠杆平衡时才能读出质量的大小,利用的是杠杆平衡条件。
[2]图乙中,杆秤在秤盘和秤砣提供的力的作用能围绕点O转动,故O点是支点。
(2)秤盘未放称量物,所测物体的质量为0g,故标记处对应的刻度为0g。
(3)把图乙中对应的杠杆五要素标出来,如图所示:
根据生活经验,称量物体时l1、F2保持不变,称量物质量增大,就使的其提供的力F1增大,根据杠杆平衡条件可得,即l1、F2保持不变,F1增大时,l2就变大,所以秤砣应向右端移动。
(4)增大杆秤量程,就是指秤砣在相同位置时,能测量出的质量更大,根据“小问3详解”中的图形,增大杆秤量程就是在l1、l2保持不变时,改变什么条件,能满足F1增大,根据杠杆平衡条件的变形公式可知,当增大F2时,可使F1增大,即增大秤砣提供的力时,可增大量程,而增大秤砣的质量,可以增大秤砣提供的力。
(5)秤砣浸没时,液体深度变化0.02m,液体对容器底部压强变化了160Pa,则液体的密度,将图丙、图丁中杠杆五要素画出来,如图所示:
由杠杆平衡条件可知:
图丙………………………………① 图丁……………………②
①÷②可得,化简可得 即
因为秤砣完全浸没,则秤砣的体积等于排开液体体积,即V秤砣=V排
则 则 即。
5.(2025·辽宁·中考真题)在探究电流与电阻的关系实验中,实验器材如下:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“40Ω 1.5A”、开关各一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲为使用5Ω定值电阻连接的实验电路。某同学检查电路时发现有一条导线连接错误。请在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确(导线不能交叉)。
(2)改正错误后,将滑动变阻器的滑片P移到最 端。闭合开关,移动滑片P使电压表的示数达到所要控制的电压U0时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
(3)将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,重复实验,记录的数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流I/A
0.24
0.16
0.12
0.10
分析表中数据,在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似 (选填“相等”或“不相等”),从而得出结论:在导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(4)利用本实验提供的器材 (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
【答案】(1)
(2) 右 0.48
(3) 相等 反
(4)能
【详解】(1)在探究电流与电阻关系的实验中,要用电流表来测量通过电阻的电流,用电压表来测量定值电阻两端的电压,所以电压表应该与定值电阻并联。图中电压表负接线柱到电流表0.6接线柱之间的导线连接错误,应该从电压表负接线柱到定值电阻左端连接导线,如图所示:
(2)[1] 闭合开关前,滑片应移到阻值最大处。对于这个滑动变阻器,闭合开关前滑片应该移到最右端。
[2] 图乙所示的电流表连接的是0~0.6A的量程,分度值是0.02A,此时电流表的读数0.48A。
(3)计算出每一次实验所用的电阻值与对应的电流值的乘积,这个乘积相差很小,在误差允许的范围内,可认为这个电流值与其对应的电阻值的乘积相等,也就是定值电阻两端电压相等。可得出结论,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)要研究电流与电压的关系,按照控制变量的要求,需要控制电阻一定。从本实验器材中的5个定值电阻中选择其中1个定值电阻,就能探究电流与电压的关系。
6.(2025·江苏镇江·中考真题)小华在实验室中测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图1所示,电源电压为4.5V。
(1)闭合开关前,图1中的滑动变阻器滑片应置于最 端;
(2)请按照图1的电路图将图2的实物图连接完整;
(3)将滑动变阻器滑片从初始位置移动到另一端,逐次记录电压表示数U和电流表示数I,完成后作出图像,如图3所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(4)小华想用实验室一只刻度线清晰,但所标数字模糊不清的电流表,制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图4所示,电路中电源电压恒定且未知,操作如下。
①在a、b接线柱间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度;
②保持滑片位置不变,ab间改接入10Ω的定值电阻,此时电流表指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,可知待测电阻的大小为 Ω;
④在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
【答案】(1)右 (2) (3) 5 10 (4) 15 不均匀
【详解】(1)为了电路安全,开关闭合前滑片应滑到阻值最大处,则闭合开关前,图1中的滑动变阻器滑片应置于最右端。
(2)由图1得,滑动变阻器滑片置于最右端时滑动变阻器的阻值最大,说明滑动变阻器接的是左下接线柱,将电源的正极与滑动变阻器的左下接线柱相连,如图所示:
(3)[1]由图1得,电压表测量铅笔芯的电压,电流表测量铅笔芯的电流;由图3得,铅笔芯的电阻为定值,且当其电压为4V时,电流为0.8A,由欧姆定律得,铅笔芯的阻值为
[2]滑动变阻器与铅笔芯串联,当变阻器接入电路中电阻最大,电路电阻最大,由欧姆定律得,此时电路电流最小,串联电路电流处处相等,由图3得,电路电流最小为0.3A,此时铅笔芯的电压为1.5V,由串联电路电压特点得,此时滑动变阻器的电压为
由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻值为
(4)[1]①在a、b接线柱间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度,此时电路为滑动变阻器的简单电路,由欧姆定律得,电源电压为┄┄①
②保持滑片位置不变,ab间改接入10Ω的定值电阻,滑动变阻器与定值电阻串联,且滑动变阻器接入电路中电阻不变,此时电流表指针偏转到最大刻度的处,由欧姆定律得,电源电压为┄┄②
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,滑动变阻器与待测电阻串联,且滑动变阻器接入电路中电阻不变,此时电流表指针偏转到最大刻度的处,,由欧姆定律得,电源电压为┄┄③
由①②得,滑动变阻器接入电路中电阻为
则待测电阻的阻值大小为
[2]由第一小问得,当电流表的偏转角度由最大变为时,电路电阻增大
当电流表的偏转角度由最大变为时,电路电阻增大
由于
即电流表指针偏转角度的改变量的比值与电阻改变量的比值不相等,说明在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是不均匀的。
7.(2025·湖南·中考真题)小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉;
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端;
(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)进行相同实验的另一同学,检查电路发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到 表的指针有明显偏转。
【答案】(1) (2)左 (3)0.75 (4)电压
【详解】(1)测量小灯泡的额定功率实验中,小灯泡、电流表、滑动变阻器、开关串联在电路中,电压表与灯泡并联,图中把电流表负接线柱与电源负极连接起来即可,如图所示:
(2)正确连接好电路,闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器阻值调至最大,即滑片P移到最左端。
(3)由图乙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值0.02A,示数为0.3A,灯泡额定功率为
(4)灯座上没有安装灯泡,因此电路处于断路状态,电流表指针不会偏转,电压表此时相当于直接接在电源两端,因此电压表指针会有明显偏转。
考点一 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1.(2025·湖南长沙·中考真题)小湘在研究影响滑动摩擦力大小的因素时,用相同的木块和木板做了三次实验,如图所示。
(1)水平向右匀速拉动木块时,木块受到的滑动摩擦力大小 弹簧测力计的示数;
(2)由图可知,当接触面粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 ;
(3)小湘想用相同材料的接触面来探究滑动摩擦力大小是否与接触面的粗糙程度有关,她应该选择______
A.较光滑的木板、较粗糙的木板、粗糙的木板
B.木板、毛巾、棉布
【答案】(1)等于 (2)大 (3)A
【详解】(1)水平向右匀速拉动木块时,木块受到的拉力和摩擦力是平衡力,大小相等,所以木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。
(2)由图可知,接触面的粗糙程度相同,丙图中压力最大,弹簧测力计的示数最大,滑动摩擦力最大,可以得到当接触面粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)用相同材料的接触面来探究滑动摩擦力大小是否与接触面的粗糙程度有关,保持压力和材料相同,改变接触面的粗糙程度,应该选择较光滑的木板、较粗糙的木板、粗糙的木板;木板、毛巾、棉布的材料不同,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
2.(2025·湖南·三模)小星在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,小星利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、长木板两块(一块较光滑,另一块较粗糙)、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。
(1)在实验中,小星用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等;并记录了弹簧测力计第1次的示数为0.6N,第2次的示数为0.9N,第3次和第4次的示数均为1.8N;
(2)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确(选填“a”“b”或“c”);比较第 两次操作,可验证猜想c是否正确;
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。用力F向右拉动木板,拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小。实验过程中, (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板。
【答案】(1)匀速直线 (2) b 3和4 (3)不需要
【详解】(1)要使弹簧测力计的拉力等于滑动摩擦力,必须让木块处于平衡状态,即受力平衡,根据二力平衡条件,当物体做匀速直线运动时,水平方向上拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,只有当木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数才等于滑动摩擦力。
(2)[1]由图甲,第2次实验是一个木块在较粗糙木板上,压力较小(一个木块重),第3次实验是两个木块叠放在较粗糙木板上,压力增大,接触面粗糙程度相同,因此是探究滑动摩擦力的大小与接触面的压力大小的关系,即猜想b。
[2]验证猜想c是,滑动摩擦力与接触面积是否有关,要验证这个,需要控制压力相同,接触面粗糙程度相同,改变接触面积,观察图甲可知,实验3和4符合要求。
(3)如图乙,木块固定在拉力传感器上(不动),木板被拉动时,木块与木板之间发生相对滑动,拉力传感器测量的是木块受到的拉力,因为木块始终静止,所以它受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,无论木板是否匀速运动,只要木块不动,拉力就等于滑动摩擦力,而滑动摩擦力只与压力和接触面粗糙程度有关,与相对速度无关,所以,即使木板加速运动,木块仍静止,摩擦力大小不变,传感器示数稳定,因此,不需要匀速拉动木板。
考点二 探究液体压强与哪些因素有关
3.(2025·湖南长沙·二模)小明在研究“液体内部的压强”实验中:
(1)如图甲所示,从结构上看,压强计的U型管 连通器;
(2)他通过比较丙、丁两图可以得出:同种液体, 越深,压强越大;
(3)小明还想研究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向丙图烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断的增大,于是得出液体密度越大,压强越大的结论。他的结论是 的,理由是 ;
【答案】(1)不是 (2)深度
(3) 错误 见详解
【详解】(1)连通器是上端开口、底部相连通的容器,当装入同种液体且液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。压强计的U型管一端是与探头相连的,探头处是密封的,并非上端开口,所以从结构上看,压强计的U型管不是连通器。
(2)在丙、丁两图中,使用的是同种液体,即液体密度相同。不同的是探头在液体中的深度,丁图中探头的深度比丙图中探头的深度大。U形管两侧液面高度差反映了液体内部压强的大小,深度越大,U形管两侧液面高度差越大,说明液体压强越大。所以可以得出:同种液体,深度越深,压强越大。
(3)[1][2]小明向丙图烧杯中多次加盐水,在这个过程中,一方面液体的密度因为加入盐水而增大了;另一方面,随着盐水的加入,液体的深度也增加了。在研究液体内部压强与液体密度的关系时,根据控制变量法,需要控制液体的深度等其他因素不变,只改变液体的密度。而小明的实验中,液体密度和液体深度两个因素都发生了变化,所以不能单纯得出液体密度越大,压强越大的结论。因此,他的结论是错误的,理由是没有控制液体的深度相同。
4.(2025·湖南永州·二模)芸晗同学用图甲所示装置进行“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,乙、丙、丁是她进行的三次实验。
(1)实验前应调整压强计,使U形管左右两侧液面相平。若压强计的金属盒在空气中时,U形管左右两侧液面不相平(如图甲所示),正确的调节方法是________(选填“A”或“B”)。
A.将U形管右侧玻璃管中高出部分的液体倒出
B.取下软管重新安装
(2)在图乙中,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管左右两侧液面高度差不变,说明在液体内部同一深度,液体向各个方向的压强 。
(3)图乙和图丙两次实验是为了探究液体压强大小与液体的 是否有关。
(4)芸晗同学在进行图丁实验时,测得金属盒的橡皮膜到液面的距离为10cm,则此时橡皮膜受到液体的压强为 Pa。(,)
【答案】(1)B (2)相等 (3)深度 (4)1100
【详解】(1)组装好压强计后,发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,说明U形管两侧液面的气压不相等,其调节的方法是取下软管重新安装,使U形管左右两侧的水面相平,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管两侧液面高度不变,则橡皮膜在同一深度的水中不同方位受到的压强相等,说明了在液体内部同一深度处,液体向各个方向的压强大小相等。
(3)乙、丙两图中的液体密度相同,探头所在深度不同,所以探究了液体压强与液体深度的关系。由图可知,丙中橡皮膜所处的深度大,U形管两侧液面高度差大,产生的压强大,可得出结论:在同种液体中,液体深度越深,压强越大。
(4)金属盒的橡皮膜到液面的距离为10cm,根据p=ρgh可得,橡皮膜受到液体的压强为p=ρgh=1.1×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1100Pa
考点三 探究浮力大小与哪些因素有关
5.(2025·湖南长沙·三模)小湖和同学们利用一长方体物块按如下图示过程来探究影响浮力大小的因素(g=10N/kg)。
(1)由图C、D的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(2)将物块浸没在盐水中如图E所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则测出的盐水密度 ;
(3)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图B相同,测力计示数为3.8N,与B图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【答案】(1)无关
(2) 1.1 不变
(3)不合理,未控制排开液体的体积相同/不合理,未控制浸入液体的体积相同
【详解】(1)观察C、D两图知道,物体完全浸没于液体中,排开液体的体积不变,物体在水中的深度增加,弹簧测力计示数不变,受到的浮力不变。说明浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸没的深度无关。
(2)[1]由图可知,长方体物块重力为5N,完全浸没在水中受到的浮力
根据阿基米德原理可知,长方体物块体积为
当长方体物块完全浸没在盐水中此时受到的浮力为
根据阿基米德原理可知,盐水密度为
[2]在实验前,弹簧测力计并未调零,由于浮力是弹簧测力计的两次示数之差,所以计算得到的浮力是准确的,则算出的盐水密度不变。
(3)要探究物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关,需控制物体排开液体的体积、液体的密度相同。小王同学将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图B相同,则在改变深度的同时,物体排开液体的体积也改变了,故该方案不合理之处是没有控制物体排开液体的体积相同。
6.(2025·湖南长沙·三模)小开把一个饮料罐慢慢按入水中,感觉用力越来越大,于是他和学习小组的同学一起设计了如图所示的实验步骤,来探究“影响浮力大小的因素”;
(1)物体在步骤乙中所受浮力为 N;
(2)分析 实验,可以得到浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系。
(3)小开发现可以根据实验数据算出戊图中液体的密度,则液体密度为 kg/m3。
(4)同组的小南同学受到本实验的启发,将弹簧测力计改成了测液体密度的密度计,则该密度计的分度值为 g/cm3。
【答案】(1)0.4 (2)丙丁 (3)0.8×103 (4)0.2
【详解】(1)图甲中,弹簧测力计的示数为4N,物体的重力为4N,图乙中,物体浸入水中,测力计的示数为3.6N,则物体所受的浮力为
(2)要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,需要控制液体密度和排开液体的体积相同,改变深度,图丙和丁中物体均浸没在水中(液体密度相同,排开液体体积相同),深度不同,弹簧测力计示数相同,浮力相同,所以分析丙、丁,可以得到浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系。
(3)由图丁中,物体所受的浮力为
物体浸没时,排开水的体积等于自身的体积,所以物体的体积为
图戊中,物体所受的浮力
液体的密度
(4)将测力计改变测液体密度的密度计,则测力计示数为4N时,对应的密度为0,示数为3N时,对应的密度为,3N到4N间有5个小格,每个小格对应的密度为
考点四 探究杠杆的平衡条件
7.(2025·湖南长沙·一模)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲,为使杠杆水平平衡,小明应将平衡螺母向 (选填:左/右)调节。
(2)如图乙,小明在杠杆A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂两个钩码,现将弹簧测力计从D位置移到C位置,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数 (选填:变大/变小/不变)。
(3)实验结束后,小明制作了如图丙所示的杆秤,经测试发现其能测物体的最大质量太小。下列操作可以使该杆秤能测物体的最大质量变大的是( )
A.将a点向左移
B.将b点向左移
C.将a、b点都向右移动等长距离
D.换一个质量较小的秤砣
【答案】(1)右 (2)变大 (3)B
【详解】(1)观察甲图,杠杆的右端上翘。根据杠杆平衡的调节原则,平衡螺母应向杠杆上翘的一端调节,所以为使杠杆水平平衡,小明应将平衡螺母向右调节。
(2)图乙中,当弹簧测力计沿AD方向逐渐转到AC方向,要保持杠杆仍在水平位置平衡,则拉力F将变大,这是因为,当拉力由竖直变成倾斜时,阻力和阻力臂不变,拉力F的力臂变小,根据可知,相应的力会变大,这样才能继续平衡。
(3)A.将a点向左移,阻力臂增大,动力臂和动力不变,由杠杆平衡条件可知,阻力变小,称量的最大质量变小,量程变小,故A不符合题意;
B.将b点向左移,阻力臂变小,动力不变,动力臂增大,由杠杆平衡条件可知,阻力变大,称量的最大质量变大,量程变大,故B符合题意;
C.杆秤使用时,有,将a、b点都向右移等长距离,Lab不变,L砣变小,G砣不变,可见G物变小,则所称量物体的质量变小,量程变小,故C不符合题意;
D.换一个质量较小的秤砣,阻力臂不变,动力变小,动力臂不变,由杠杆平衡条件可知,阻力变小,称量的最大质量变小,量程变小,故D不符合题意。
8.(2025·湖南长沙·一模)小明为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、弹簧测力计等。
(1)如图甲,小明将杠杆安装到铁架台上,静止放置,为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)侧适当调节;
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A点挂3个钩码,B点挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡。完成此操作后,小明下一步的操作可能是______(多选);
A.读取此时杠杆上力和力臂的数据,找到其中的规律,得出杠杆的平衡条件
B.读取此时杠杆上力和力臂的数据,然后保持右侧钩码不动,改变左侧钩码数量并适当移动,使杠杆再次在水平位置平衡
C.读取此时杠杆上力和力臂的数据,然后同时改变左右两侧钩码的数量及位置,使杠杆再次在水平位置平衡
D.读取此时杠杆上力和力臂的数据,然后保持左侧A点的钩码不动,取下右侧B点的钩码,在杠杆的C点用弹簧测力计竖直向上提,使杠杆再次在水平位置平衡
(3)小明正确完成实验后,记录的数据如下表所示,分析数据可得出杠杆的平衡条件是: (用字母表示)。
实验次序
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1
0.1
2
0.05
2
2
0.15
1.5
0.2
3
3
0.05
1.5
0.1
【答案】(1)右 (2)BCD (3)
【详解】(1)由图甲可知,此时杠杆左端下降,应该将平衡螺母向右调,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在A点挂3个钩码,B点挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡,接下来应该多次改变动力、动力臂、阻力、阻力臂,重新实验,最后得出普遍结论,A选项只有一次实验,就得出结论,具有偶然性,故A不符合题意,BCD符合题意。
故选BCD。
(3)由第1次数据可知1N×0.1m=2N×0.05m
由第2次数据可知2N×0.15m=1.5N×0.05m
由第3次数据可知3N×0.05m=1.5N×0.1m
可以得到动力×动力臂=阻力×阻力臂,表达式为
考点五 探究电流与电压、电阻的关系
9.(2025·湖南·二模)小明同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲的实验电路,他在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电源,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻,滑动变阻器上标有“20Ω,1A”字样。
(1)小明连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片时,发现电流表指针正常偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是定值电阻 ;
(2)故障排除后,小明先把10Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片,读出电流表示数为0.2A后,断开开关,他拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,其示数是 V,要完成这次实验,接下来他应调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为 V;
(3)当小明改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为出现上述现象的原因可能是______;
A.电压表量程选小了
B.滑动变阻器的阻值太大
C.滑动变阻器的阻值太小
(4)小明解决了上述问题后,完成了实验,利用收集到的多组数据。做出了如图丙所示的电流/随电阻R变化的关系图像。分析图像可以得出 。
【答案】(1)短路 (2) 2.4 2 (3)C (4)电压一定时,电流与电阻成反比
【详解】(1)电流表指针发生偏转,说明电路是通路;电压表无示数,故障的原因可能是定值电阻短路。
(2)[1]由图甲可知,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.4V。
[2]根据欧姆定律可知,当10Ω的电阻接入电路,电流表示数为0.2A,则电压表示数为
即控制定值电阻两端的电压为2V。探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,根据串联电路分压的规律可知,为了保持定值电阻两端电压不变,将10Ω的电阻改换成阻值为20Ω的电阻后,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2V不变。
(3)A.电压表并在定值电阻两端,控制的电压为2V,小于3V,所以选0~3V的量程即可,故A不符合题意;
BC.改用50Ω的电阻时,电路中的电流为
滑动变阻器接入电路的阻值为
所以可能是因为小明选用的滑动变阻器最大阻值太小,电压表的示数无法达到实验要求的值,
故B不符合题意,C符合题意。
故选C。
(4)根据图像可知,电流与电阻的乘积保持不变,故可得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成反比。
10.(2025·湖南长沙·二模)在探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”时,小明设计了如图甲所示的电路图。实验所用电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω,电源电压6V,滑动变阻器标有“20Ω,1A”。
(1)为更好的保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端;
(2)实验过程回顾:小明用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器,直至电压表示数为 V,读出电流表的示数;
(3)通过以上实验,小明得出电流与导体电阻的关系:在电压一定时,电流与电阻成 ;
【答案】(1)B (2)2 (3)反比
【详解】(1)为了保护电路,连接电路时,应把滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,由图可知,闭合电路前,滑动变阻器滑片应调到B,此时滑动变阻器的阻值最大。
(2)由图中数据,根据欧姆定律,电压表示数
将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,由串联分压原理可知,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,调节滑动变阻器,使电压表示数为2V时,读出电流表的示数。
(3)由图像可知,电流和电阻的乘积是一个定值,则可得出结论:在电压一定时,电流与电阻成反比。
考点六 伏安法测电阻(含特殊法测电阻)
11.(2025·湖南·三模)小明做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡额定电压为2.5V,电源电压恒为3V。
(1)小明连接好最后一根导线后,其电路如图甲所示,则小明在连接电路时存在的不当之处是 ;(写出一条即可)
(2)小明改正错误后继续实验,发现小灯泡不亮,电流表和电压表均有示数,接下来正确的操作是_______;(填字母)
A.立即更换小灯泡
B.检查电压表是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)问题解决后,移动滑片,直至电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;(结果保留一位小数)
(4)小明测量了多组数据,并算出电阻的平均值作为小灯泡的电阻值,他认为这样可以减小误差,请你判断小明的做法是否正确并简述原因: 。
【答案】(1)开关没有断开(或滑动变阻器的滑片没有调至最大阻值处)
(2)C
(3) 0.3 8.3
(4)错误,灯丝的电阻会随温度的变化而变化
【详解】(1)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态,且滑动变阻器滑片需移至最大阻值处,因此不当之处为开关没有断开(或滑动变阻器的滑片没有调至最大阻值处)。
(2)电流表和电压表均有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮可能是通过灯泡的电流过小,此时应移动滑动变阻器的滑片,减小接入电路的电阻,观察小灯泡是否发光,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[1]图乙中电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.3A。
[2]根据欧姆定律,小灯泡正常发光时的电阻
(4)小明的做法不正确。因为灯丝的电阻会随温度的变化而变化,不同电压下灯泡温度不同,电阻也不同,其阻值不是一个定值,取平均值无法减小误差,没有实际意义。
12.(2025·湖南湘潭·二模)学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P至适当位置,电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V,未知电阻Rx的阻值为 Ω。
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2,已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻Rₓ= (用I1、I2和R0表示)。
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使电压表的示数恰好为U,此时电阻箱的读数为R0,则可知未知电阻Rₓ= 。
【答案】(1) 2.7 9 (2) (3) b
【详解】(1)[1][2]图乙电压表的量程为0~3V,分度值是0.1V,示数为2.7V,图丙电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,示数为0.3A;根据欧姆定律,可以求出
(2)分析图丁可知,与并联,电流表A1测量并联电路的总电流I1,电流表A2测量通过的电流I2,则通过的电流
两端的电压
根据欧姆定律,可得
故
(3)[1][2]如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点b,与R串联,电压表测量两端的电压,移动滑动变阻器的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U,即两端电压为U,保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点a,此时与R串联,电压表测量两端的电压,调节电阻箱R1的阻值,使电压表的示数恰好为U,此时电阻箱示数等于未知电阻阻值,即。
考点七 测量小灯泡的电功率(含特殊法)
13.(2025·湖南长沙·二模)在测量标有2.5V字样的小灯泡的电功率实验中,某同学连接了如图所示电路。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至 端以保护电路;
(2)闭合开关灯泡不亮,电流表示数为零,电压表接近电源电压,故障的原因可能是 。
(3)小明还设计了如图所示的电路,测出了另一小灯泡的额定功率。已知:滑动变阻器的最大阻值均为,小灯泡的额定电流为。请将以下实验步骤补充完整:
①只闭合开关S、,移动的滑片,使电流表示数为。
②断开开关,并保持滑片的位置不变, ,使电流表示数为。
③保持滑片的位置不变,再将的滑片调至最左端,记下电流表的示数;将的滑片调至最右端,记下电流表的示数。
④写出小灯泡额定功率的表达式: 。(用表示)
【答案】(1)B (2)灯泡断路 (3) 闭合开关S2,调节滑动变阻器R2
【详解】(1)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处,即B端。
(2)正确完成电路连接后,闭合开关时,电流表没有示数,小灯泡不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源两极相连,则电路故障可能是小灯泡断路。
(3)[1][2]①只闭合开关S和S1,此时变阻器R1与灯泡串联,调节滑动变阻器R1,使电流表示数为I额;
②断开开关,闭合开关S2,此时两个滑动变阻器串联,保持滑动变阻器R1滑片位置不变,调节滑动变阻器R2,使电流表示数为I额;根据等效替代法,则此时R2的电阻等于灯泡的电阻;
③保持滑片的位置不变,接着将R1的滑片P调至最左端,记下电流表的示数为I1,再将R1的滑片P调至最右端,记下电流表的示数为I2,根据滑片在最左端和最右端时电源电压相等,根据题意,由串联电阻的特点和欧姆定律得
则R2的电阻为
④该灯泡额定功率的表达式
14.(2025·湖南永州·二模)小亮在做“测量小灯泡的电功率”的实验,所用的小灯泡额定电压为2.5V。
(1)图甲为小亮连接的实物电路,请你在图中画线代替导线,使电路完整;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表无示数,则电路中存在的故障可能是 ;
(3)根据实验数据绘制成了U-I图像如图乙所示,根据图像提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W;
(4)完成上述实验后,小亮进一步思考,在没有电流表的情况下,能否测量小灯泡的额定功率?他想利用一个定值电阻接在原电路电流表的位置,设计的电路图如图丙所示,然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为,接着保持滑片位置不变,将电压表B点的接线改接到C点,观察并记录电压表示数为U,则小灯泡的额定功率可表示为 (用、、U等物理量符号表示),此过程中所选用的定值电阻的阻值不得超过 Ω。
【答案】(1)
(2)灯泡断路
(3)0.5
(4) 2.5
【详解】(1)滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱与电源串联在电路中,如下图
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即电路中存在的故障可能是灯泡断路。
(3)由乙图的U-I图像知道,当小灯泡的电压为额定电压U额=2.5V时,电流IL=0.2A,则小灯泡的额定功率为
(4)[1]调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,接着保持滑片位置不变,根据电流从电压表正接线柱流入,将电压表B点的接线改接到C点,观察并记录电压表示数U,因为各个电阻的大小和电压大小都不变,灯泡仍然正常发光,根据串联电路的电压规律,定值电阻的电压为
由欧姆定律,通过定值电阻的电流
根据串联电路的电流规律,通过定值电阻的电流即为小灯泡的额定电流,则小灯泡的额定功率可表示为
[2]在实验操作中,因电压表选用0~3V的量程,故定值电阻的最大电压不能超过3V-2.5V=0.5V,因小灯泡正常工作时电流为IL=0.2A,由欧姆定律知道, R0的最大值不能超过
1.(2025·西藏·中考真题)摩擦在日常生产生活中无处不在。某兴趣小组用弹簧测力计、长方体木块、粗糙程度不同的两块长木板、砝码等器材“探究影响滑动摩擦力大小的因素”。按照图所示进行实验,收集实验数据如表所示。
(1)某同学用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板 滑动,根据 的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等;
(2)对比 (填表中的序号)两次实验数据,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
序号
接触面受到的压力/N
接触面的粗糙程度
接触面积/
弹簧测力计的示数/N
①
2.0
较光滑
20
0.6
②
2.0
较光滑
40
0.6
③
2.0
较粗糙
40
0.8
④
3.0
较粗糙
40
1.2
(3)分析表实验数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度有关,与 无关;
(4)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施:
【答案】(1) 匀速直线 二力平衡 (2)②③ (3)接触面积 (4)撒灰渣
【详解】(1)[1][2]用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板匀速直线滑动,木块处于平衡状态,水平方向受到滑动摩擦力和弹簧测力计的拉力两个力的作用,这两个力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等。
(2)对比②③两次实验数据,压力相同,接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同,可知滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,所以可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(3)分析表中③④实验数据,压力不同,接触面的粗糙程度相同,弹簧测力计示数不同,可知滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力有关。分析表中①②实验数据,压力相同,接触面的粗糙程度相同,接触面积不同,弹簧测力计示数相同,可知滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
(4)冰雪路面较滑,为了防滑,可以在路面撒灰渣,增大接触面的粗糙程度,在压力一定时,增大了摩擦力。
2.(2025·山东青岛·中考真题)小明用如图所示的装置探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一斜面顶端由静止滑下,是为了使其到达水平面时的 相同。
(2)实验发现,水平面越光滑,小车滑行的距离越远,速度减小的越 。进一步推理:如果水平面绝对光滑,小车将会做 运动。
(3)小明接着用如图丁所示的装置探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”。用弹簧测力计a沿水平方向拉着物块A分别在毛巾、棉布、木板表面做匀速直线运动,发现弹簧测力计示数不同,说明滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)小红发现,实验中很难控制物块A做匀速直线运动,于是她对实验做了改进,如图戊所示。将物块A放在长木板B上,拉动长木板B,则图中弹簧测力计 (选填“a”或“b”)的示数表示A、B间滑动摩擦力的大小;小红改用力传感器测量实验中A、B间摩擦力的大小,力传感器记录的拉力与时间的关系图像如图己所示,则A、B间滑动摩擦力的大小为 N。
【答案】(1)速度 (2) 慢 匀速直线 (3)接触面的粗糙程度 (4) a 1.0
【详解】(1)要比较小车在不同表面上运动的距离,根据控制变量法可知,需使小车到达水平面时的速度相等,故让小车从同一斜面顶端由静止滑下,是为了使其到达水平面时的速度相同。
(2)[1]由图可知,毛巾表面粗糙,小车运动距离短,小车越容易停下,速度减小的快;木板表面光滑,小车运动距离长,小车越不容易停下,速度减小的慢。所以,水平面越光滑,小车滑行的距离越远,速度减小的越慢。
[2]由实验现象推理可得,如果水平面绝对光滑,小车的速度不会减小,将一直运动下去,不会停下,将会做匀速直线运动。
(3)用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,物块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A分别在毛巾、棉布、木板表面做匀速直线运动,此时物块对接触面的压力相同,而接触面粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同即滑动摩擦力不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(4)[1]拉动长木板B的过程中,物块A相对地面静止,此时A受到弹簧测力计a的拉力和B对A的摩擦力作用,由于物块静止,受平衡力作用,故A、B间滑动摩擦力的大小等于a弹簧测力计的示数。
[2]开始拉物块时,拉力较小,物体处于静止,这时的摩擦是静摩擦;由图可知,当力至少达到1.0N多,物块才开始运动,当拉力为1N时,拉力不再变化,说明物体还是做匀速直线运动,此时的拉力等于滑动摩擦力,故由己图可知,A、B间滑动摩擦力的大小为1.0N。
3.(2025·广东·中考真题)在探究液体压强与哪些因素有关时,小明提出如下猜想:
①与深度有关;②与液体密度有关;③与容器大小有关。
(1)实验前,U形管两侧液面如图甲,应重新安装橡胶管使两侧液面 。
(2)调好器材后,探究猜想①和②比较图乙、丙可知:同种液体, ,压强越大;已知,比较图丙、 可知:深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(3)将探头放入图戊的盐水中,U形管两侧液面高度差与图丙一致。已知,根据实验结论推测,探头的位置可能在 (选填“a”“b”或“c”)处。
(4)探究猜想③,如图,在大小不同的容器中装入深度相同的水,将探头分别放入容器底,观察U形管两侧液面,得出结论。此实验设计不合理的地方是 。
(5)完成实验后,针对猜想①的探究,为了使结论具有普遍性,除了在水中多次实验外,还应该进行的实验是 。
【答案】(1)相平 (2) 深度越深 丁 (3)a (4)见解析 (5)见解析
【详解】(1)实验前,U形管两侧液面如图甲,还没有按压橡皮膜前U形管两侧液面就存在一定的高度差,可知两管气压不相等,接下来的操作是拆除软管重新安装,则两管气体与大气连通,液面就是相平的。
(2)[1]比较图乙、丙可知,同种液体,丙图中探头的深度较大,U形管两侧液面的高度差较大,液体压强较大,可以得到同种液体,深度越大,压强越大。
[2]要得到深度相同时,液体密度越大,压强越大,需要控制液体的深度相同,改变液体的密度,比较图丙和图丁。
(3)深度相同,液体的密度越大,液体压强越大,盐水的密度大于水的密度,将探头放入图戊的盐水中,U形管两侧液面高度差与图丙一致,盐水和水产生的压强相等,盐水的深度较小,探头的位置可能在a处。
(4)探究液体压强与容器大小有关,要控制液体的种类以及深度相同,在大小不同的容器中装入深度相同的水,将探头分别放入容器底,排开液体的体积相同,大容器的底面积大于小容器的底面积,由可知,水升高的高度不同,最终水的深度不同。
(5)探究液体压强与深度的关系,为了使结论具有普遍性,除了在水中多次实验外,还需要更换密度不同的液体重复操作。
4.(2025·重庆·中考真题)小渝用图甲所示仪器探究液体压强与哪些因素有关。
(1)该仪器探头由空金属盒蒙上橡皮膜构成,探头通过橡胶管连在U形管上,将探头放在液体里橡皮膜就会发生 ,U形管左右液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受 的大小。
(2)小渝将支架固定在透明桶上,向桶中缓慢加水至如图乙所示位置,观察到U形管左右液面高度差逐渐变大,分析表明,同种液体内部压强随深度的增加而 ;只改变图乙中探头方向,观察到U形管左右液面高度差不变,说明同种液体内部同一深度,向各个方向的压强大小 。
(3)观察图乙、丙,为保持探头所处深度相同,应将图丙中探头向 移动,移动后发现U形管左右液面的高度差比图乙大,可初步得出液体内部压强与液体的 有关。
(4)如图丁,为了便于测量探头所处的深度,小渝在探头支架上以橡皮膜平面所在位置作为起点标刻度,并将仪器改进为双探头,将左侧探头始终固定在水下深处,调节右侧探头在盐水()中的位置,使U形管左右液面再次相平,读出深度,通过计算发现 (选填“>”“=”或“<”);小渝将右侧盐水换成另一液体,当U形管左右液面再次相平时,右侧探头所处深度,通过进一步分析可以计算该液体密度为 。
【答案】(1) 形变 压强 (2) 增大 相等 (3) 下 密度 (4) = 0.8
【详解】(1)[1][2]该仪器探头由空金属盒蒙上橡皮膜构成,探头通过橡胶管连在U形管上,将探头放在液体里橡皮膜就会发生形变,U形管左右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,这是转换法的应用。
(2)[1]小渝将支架固定在透明桶上,向桶中缓慢加水至如图乙所示位置,水面到探头的深度逐渐增大,观察到U形管左右液面高度差逐渐变大,说明探头受到水的压强变大,分析表明,同种液体内部压强随深度的增加而增大。
[2]只改变图乙中探头方向,观察到U形管左右液面高度差不变,说明橡皮膜受到水的压强不变,可得出:同种液体内部同一深度,向各个方向的压强大小相等。
(3)[1][2]观察图乙、丙,为保持探头所处深度相同,应将图丙中探头向下移动,移动后发现U形管左右液面的高度差比图乙大,说明探头受到盐水的压强大于受到水的压强,由于盐水和水的密度不同,可初步得出液体内部压强与液体的密度有关。
(4)[1]根据液体压强公式p=ρgh可知,当U形管左右液面再次相平,说明左右两侧液体对探头的压强相等,即
则
[2]将右侧盐水换成另一液体,当U形管左右液面再次相平时,右侧探头所处深度,由
可得
解得
5.(2024·四川巴中·中考真题)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
【答案】(1)Ⅳ (2) 1 相等 无关 ade (3)没有保持橡皮泥排开液体体积相(4)ρ水
【详解】(1)图甲易拉罐浸入水中越深,排开水的体积越大,手会感觉越吃力,也就是浮力越大。可知浮力与排开液体的体积有关。
(2)①[1][2][3]A受到的浮力
F浮A=GA-FA=4N-3N=1N
B受到的浮力
F浮B=GB-FB=4.5N-3.5N=1N
C受到的浮力
F浮C=GC-FC=5N-4N=1N
所以物体A、B、C受到的浮力相等为1N,但它们的重力不相等,由此可知浮力的大小与重力无关。
②[4]a、d、e三次实验物体A浸入的体积相同,只改变浸入的液体种类即密度不同,受到的浮力也不同,由此可初步结论:浮力的大小与液体密度有关。
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同。
(4)橡皮泥排开水的体积为
V排=V2-V1
橡皮泥漂浮在水面上
G=F浮=V排ρ水g=(V2-V1)ρ水g
橡皮泥的体积为
V=V3-V1
橡皮泥的密度为
6.(2025·陕西·中考真题)小明在探究杠杆的平衡条件时,用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码重0.5N)等实验器材。
(1)实验操作中,为了便于测量,常把杠杆调至水平位置平衡。若调节时发现杠杆的右端下落,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图-1,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,改变钩码所挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,多次实验并记录数据,如下表所示。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15
1.5
10
2
1.5
10
1.5
10
3
2.0
5
0.5
20
…
分析实验数据可以得出,杠杆的平衡条件是 。
(3)小明进一步改进了实验方案,增加了弹簧测力计,并将固定挂钩改为可移动的挂环,如图-2所示。这样做的优点是 。
(4)如图-3,园林工人操作车载起重机拉起一棵大树,绳端作用在 (选填“A”或“B”)处更省力。
【答案】(1)左 (2) (3)见解析 (4)A
【详解】(1)杠杆的右端下落,说明杠杆右端偏重,应该将平衡螺母向左调,使杠杆在水平位置平衡。
(2)由表格数据可知第一次实验:,即
第二次实验:,即
第三次实验:,即
综上可得杠杆平衡条件为
(3)增加了弹簧测力计,可以直接读出力的大小;将固定挂钩改为可移动的挂环,避免取下弹簧测力计,可以直接移动可移动的挂环,直接改变力臂的大小。
(4)由图3可知,阻力和阻力臂不变,绳端的拉力作用在A处比作用在B动力臂更大,则作用在A处更省力。
7.(2025·四川乐山·中考真题)要得出杠杆的平衡条件,需要经历以下过程:
(注:实验中所用的钩码质量均相等、杠杆上相邻刻线间的距离均相等)
(一)观察杠杆在水平位置的平衡
(1)如图甲(a)所示是一个在水平位置平衡的杠杆,减少其中一侧钩码的数量,发现杠杆发生倾斜,根据此现象可以猜想杠杆的平衡与 有关;
(2)如图甲(b)所示用带杆的滑轮向左推动右侧挂钩码的悬线,发现杠杆发生倾斜,根据此现象可以猜想杠杆的平衡与 有关;
(二)探究杠杆的平衡条件
(3)如图乙所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节。
(4)如图丙所示,调平后在A点悬挂2个钩码,为使杠杆保持水平平衡,应在B点悬挂 个钩码。若规定A点处的力为动力,则此时的杠杆属于 杠杆;
(5)通过多次实验测得数据并分析数据,可以得出杠杆的平衡条件为___________;
A.动力动力臂阻力阻力臂
B.动力动力臂阻力阻力臂
(三)反思拓展
(6)根据实验结论,为使杠杆满足如图丁所示的水平平衡,应将左侧的2个钩码悬挂至 (选填图丁中的数字编号)位置。
【答案】(1)力的大小 (2)力臂的大小 (3)左 (4) 3 省力 (5)A (6)③
【详解】(1)图甲(a)中杠杆初始平衡,减少一侧钩码数量(改变了力的大小),杠杆倾斜。其他条件(力臂等)不变,仅力的大小改变,杠杆平衡被打破,则猜想杠杆平衡与力的大小有关。
(2)图甲(b)中用带杆滑轮推右侧悬线,改变了力的作用线(等效改变力臂长度,力臂是支点到力的作用线的垂直距离),杠杆倾斜。力的大小不变,力臂改变,杠杆平衡被打破,则猜想杠杆平衡与力臂的大小有关。
(3)杠杆平衡调节遵循“左高左调,右高右调”。图乙中杠杆左端高,为使杠杆在水平位置平衡(水平位置便于直接从杠杆上读力臂),应将平衡螺母向左端调节,让杠杆重心回到支点正上方,减小自身重力对实验的影响。
(4)[1]设每个钩码重力为,杠杆每格长度为。根据杠杆平衡条件,点挂2个钩码(,),点力臂,则,即需挂3个钩码。
[2]因为动力臂为,阻力臂为,动力臂大于阻力臂,所以此时的杠杆属于省力杠杆。
(5)多次实验(改变力和力臂的大小组合),分析数据发现“动力×动力臂”与“阻力×阻力臂”的数值始终相等。则杠杆平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂()。“动力+动力臂=阻力+阻力臂”无物理意义,力和力臂是不同物理量,不能直接相加。故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(6)设每个钩码重力,每格长度,格数为。左侧,动力臂;右侧,绳与杆夹角,根据几何关系,直角三角形中角所对直角边是斜边的一半,可知阻力臂(右侧钩码挂在第4格,对应力的作用点到支点距离为,力臂是支点到力的作用线的垂直距离)。根据杠杆平衡条件列方程求解:由,代入数据可得,则。所以,为使杠杆满足如图丁所示的水平平衡,应将左侧的2个钩码悬挂至③位置。
8.(2025·江苏盐城·中考真题)小明选用电源(电压恒为4.5V)、定值电阻(若干)、滑动变阻器(20Ω2A)、电流表、电压表、开关及导线,探究电流与电压的关系。
(1)如图甲所示,小明选取阻值为10Ω的电阻进行实验。用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)将滑动变阻器的滑片移至最右端。闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,为 A;
(3)小明测得多组数据,分析得出结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。为验证结论是否具有普遍性,小明应更换 重复上述实验;
(4)第(2)问中,若预先未将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关时, 可能损坏;
(5)另一组的小华记录的数据比较杂乱,如图丙所示。请指出小华操作中存在的问题: 。
【答案】(1)
(2)0.2
(3)阻值不同的定值电阻
(4)电压表
(5)没有记录数据单位
【详解】(1)实验中,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻的电压,电流表测量电路电流,如图所示:
(2)图乙中电流表的分度值为0.02A,示数为0.2A。
(3)为验证结论是否具有普遍性,小明应更换阻值不同的定值电阻重复上述实验,避免实验结论的偶然性。
(4)电源电压由3节干电池串联组成,电源电压为4.5V,定值电阻的阻值为10Ω,电路最大电流为
小于电流表的最大测量值,则电流表不会损坏;电压表的最大示数为电源电压的电压值,为4.5V,超过电压表的最大测量值3V,则第(2)问中,若预先未将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关时,电压表可能会损坏。
(5)物理量的大小由数值与单位组成,由图丙得,小华没有记录数据单位。
9.(2025·山东·中考真题)某小组在“探究电压一定时,电流与电阻的关系”实验中,设计的电路图如图甲所示。
(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线在图乙中的电路补充完整。
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表,电压表均无示数,将另一电压表的两端依次连接图乙中的M与N、N与O、O与P,分别显示0、0、3.0V,由此判断电路故障为 。
(3)排除以上故障后,接入4Ω的定值电阻,闭合开关。调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.0V,此时电流表的示数如图丙所示,为 。
(4)断开开关,用5Ω的定值电阻替换4Ω的定值电阻后,闭合开关,接下来的操作是: ,并记录电流表的示数。
(5)更换不同定值电阻进行实验,得到如下数据:
R/Ω
4
5
8
10
20
0.25
0.2
0.125
0.1
0.05
I/A
0.40
0.32
0.21
0.16
0.08
分析数据,小华发现保持电压不变时,通过导体的电流随着电阻的增大而减小,猜想电流与电阻成反比。为了验证他的猜想,请在坐标纸上描点并作出图像。
(6)根据图像得出结论:实验误差允许范围内,在电压一定的情况下,通过导体的电流与 成正比,即电流与 成反比。
【答案】(1) (2)导线PM断路 (3)0.52A
(4)向左调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.0V
(5) (6) 电阻
【详解】(1)根据电路图甲,滑动变阻器应与定值电阻串联,且采用 “一上一下” 的接法(电路图中滑动变阻器右下接线柱接入电路,故选右下接线柱)。电压表并联在定值电阻两端(电源为2节电池,故电压表选用0~3V量程),如图所示:
(2)电流表、电压表均无示数,说明电路存在断路。将电压表两端依次连接图乙中的M与N、N与O显示0V,说明MN、NO之间没有断路;而连接O与P时显示3.0V,等于电源电压,说明OP之间存在断路,即导线PM断路。
(3)由图可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.52A。
(4)用5Ω的定值电阻替换4Ω的定值电阻后,根据串联分压原理,定值电阻两端电压会变大。要探究电压一定时电流与电阻的关系,需保持定值电阻两端电压不变,所以接下来应向左调节滑动变阻器的滑片,调大滑动变阻器电阻,使电压表的示数为2.0V。
(5)据表格中的数据,在坐标纸上描出对应的点,然后将这些点连接起来,作出图像,如图所示:
(6)[1][2]从作出的图像可以看出,在实验误差允许范围内,图像是一条过原点的直线,说明在电压一定的情况下,通过导体的电流与成正比,即电流与电阻成反比。
10.(2025·四川绵阳·中考真题)小灯泡工作时的电阻会随着温度升高而增大,为测量额定电压为2.0V的小灯泡正常发光时的电阻,某同学用两节干电池、两个电压表、滑动变阻器和阻值为1.0Ω的定值电阻等器材,连接成如图甲所示的电路进行实验。
(1)正确连接电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,发现灯泡始终不亮,两个电压表示数相等且不为零,若电路中只有一处故障,则故障可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,使一个电压表的示数达到2.0V,另一个电压表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)将直接与灯泡并联的电压表示数记为U1,另一电压表示数记为U2,当滑动变阻器的滑片从最右端向最左端移动的过程中,以下U2与U1的变化关系图像可能是________。(选填序号)
A. B. C. D.
【答案】(1)右 (2)灯泡断路 (3)4 (4)D
【详解】(1)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处,即最右端。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,发现灯泡始终不亮,说明电路可能断路,两个电压表示数相等且不为零,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即故障可能是灯泡断路。
(3)由图甲可知,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,其中一个电压表测灯泡两端电压,另一个电压表测灯泡和定值电阻两端电压,由图乙可知,另一个电压表选用小测量范围,分度值0.1V,其示数为2.5V,说明此时灯泡两端电压为2.0V,灯泡正常发光,根据串联电路电压规律,定值电阻两端电压为
根据串联电路电流特点,灯泡额定电流为
则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)将直接与灯泡并联的电压表示数记为U1,另一电压表示数记为U2,根据串联电路电压规律,,当滑动变阻器的滑片从最右端向最左端移动的过程中,滑动变阻器阻值变小,电路中电流变大,灯泡和定值电阻两端电压变大,因此示数变大,且U2增大的速度大于U1,其图像向U2轴靠近,故ABC错误,D正确。
故选D。
11.(2025·江苏南京·中考真题)现要测量两个小灯泡L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉);
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
③排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价 (填字母)。
A.只有小明的方案可行
B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行
D.两人的方案都不可行
【答案】(1) 断路 8.3
(2) U-I0R0 C
【详解】(1)[1]伏安法测小灯泡正常发光时的电阻,电压表并联在小灯泡两端测电压,电流表串联在电路中测电流,且两表都要使电流从正接线柱流入,负接线柱流出,如图所示;
[2]闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路中出现断路,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡断路。
[3]电流表的量程0~0.6A,分度值为0.02A,电流为I=0.3A,电阻为
(2)闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联;小灯泡正常发光时,电路中的电流为I0,因此调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为U1=U﹣I0R0
①小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,电压表测滑动变阻器两端的电压U2。
小灯泡正常发光时的电压为UL=U1﹣U2=U﹣I0R0﹣U2
小灯泡正常发光时的电阻为
小明的方案可行;
②小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数U3。此时小灯泡被短路,电路由滑动变阻器和定值电阻R0串联;
定值电阻R0两端的电压为U0=U﹣U3
通过定值电阻R0电流为
串联电路各处电流相等,则
滑动变阻器现在的阻值为RP
当闭合S、S1,断开S2,小灯泡、滑动变阻器和定值电阻R0串联时,电压表的示数为U1=U﹣I0R0
电路中的电流为I0,滑动变阻器两端的电压为UP
小灯泡正常发光时的电阻为
小华的方案可行;
故选C。
12.(2025·山东德州·中考真题)在用电流表和电压表测量小灯泡电阻的实验中,电源电压为3V,待测小灯泡L的额定电压为2.5V,正常发光时阻值约为8Ω。
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡发光情况
1
1.5
0.24
较暗
2
2.5
0.30
正常发光
3
2.8
0.32
较亮
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补充完整(导线不得交叉);
(2)闭合开关,移动滑片P至某位置,电压表示数如图乙所示,为 V。为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动;
(3)多次实验后,实验数据如表所示,可知小灯泡L正常发光时的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
(4)根据表中数据可推测闭合开关前小灯泡阻值可能为______;
A.0Ω B.3Ω C.6.3Ω D.10Ω
(5)根据表中数据,可得小灯泡正常发光时的电功率为 W。结合实验数据和发光情况,可知小灯泡的亮度取决于其 。
【答案】(1)
(2) 2.3 右
(3)8.3
(4)B
(5) 0.75 实际功率
【详解】(1)由题意,电源电压为 3V,小灯泡额定电压为 2.5V,正常发光时电阻约为 8Ω,所以额定电流约为
所以电流表应选 0~0.6A 量程,电压表选 0~3V 量程。滑动变阻器要串联在电路中,用来调节小灯泡两端电压。如图所示:
(2)[1][2]如图乙,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,故读数为2.3V,小于小灯泡额定电压,要使灯泡电压增大到 2.5V,应减小滑动变阻器连入电阻,滑动变阻器接入右下接线柱 ,故应将滑动变阻器的滑片向右端移动。
(3)由表中第 2 次实验数据:,,则小灯泡正常发光时的电阻
(4)闭合开关前,灯丝温度低,电阻比正常发光时小。由第1次实验数据:,,对应电阻
但这是通电后较暗时的电阻,比闭合开关前小灯泡阻值大。闭合开关前小灯泡温度更低,小灯泡阻值比 6.25Ω 更小,但不会为0,故闭合开关前小灯泡阻值可能为3Ω,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(5)由表可知,小灯泡正常发光时的电功率
结合实验数据和发光情况可知小灯泡的亮度取决于实际功率。
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专题12 力学、电学实验专项【重点 难点 热点】
目 录
1
5
考点一 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 5
考点二 探究液体压强与哪些因素有关 6
考点三 探究浮力大小与哪些因素有关 7
考点四 探究杠杆的平衡条件 8
考点五 探究电流与电压、电阻的关系 10
考点六 伏安法测电阻(含特殊法测电阻) 11
考点七 测量小灯泡的电功率(含特殊法) 12
13
13
1.(2025·山东·中考真题)小梅利用下图装置做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验,所用的长方体木块如图甲所示,其中一个面粗糙程度较大,其他各面粗糙程度相同。
(1)实验前,小梅先将弹簧测力计在 (选填“水平”或“竖直”)方向调零,使指针对准零刻度线;调好后,她用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平木板做 运动,此时弹簧测力计的示数等于木块与木板之间滑动摩擦力的大小。
(2)小梅对比乙,丙两次实验得出:当接触面受到的压力大小和接触面积大小一定时,接触面越 ,滑动摩擦力越大。
(3)小梅对比乙、丁两次实验,初步得出“滑动摩擦力大小与接触面积有关”的结论。你认为她得出这个结论的探究过程是 (选填“合理”或“不合理”)的。理由是 。
接下来,小梅继续探究……
2.(2025·山东德州·中考真题)在探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中。
(1)如图甲所示,实验器材安装完毕后发现U形管两侧液面不相平,接下来应该______,直到U形管两侧液面相平;
A.向U形管内添加适量水 B.从U形管内向外倒出适量水
C.取下软管重新安装 D.按压金属盒的橡皮膜
(2)气密性良好的微小压强计 (选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)下列实验中用到的物理研究方法与本实验完全不同的是__ ____;
A.探究平面镜成像
B.探究压力作用效果与哪些因素有关
C.探究电流与电压、电阻的关系
(4)如图乙所示,某次实验时,测得U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为 Pa(,);
(5)某实验小组对压强计进行了改装,将U形管的两端分别连接了软管和探头,当两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。两容器内分别装有A、B两种不同液体,现将两探头置于相同深度,U形管液面位置如图丙所示,则 (选填“>”、“<”或“=”)。
3.(2025·云南·中考真题)实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)a中将铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐 ,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和 ;
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重 N,c、d中物块所受浮力均为 N.由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度 关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力 。分析b、 三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是 。
4.(2025·四川达州·中考真题)中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史。如甲图所示,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。如乙图,用轻质木棒作为秤杆,细线系上一个质量为m的物体作为秤砣,空小盆挂在A点作为秤盘,在O点挂粗绳作为提纽, 点相当于杠杆的支点。
(2)乙图中,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 g。
(3)乙图中,当称量物质量增大时,秤砣应向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)为了增大杆秤量程,可采用 (选填“增大”或“减小”)秤砣质量的方法。
(5)该小组设计了一个测量秤砣密度的方案:在乙图中取下秤盘后,A端悬挂秤砣,在C端施加竖直向下拉力时,木棒水平平衡,如丙图;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0.02m,液体对容器底部压强变化了160Pa,在C端施加竖直向下拉力时,木棒再次水平平衡,如丁图。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,g取10N/kg)。
5.(2025·辽宁·中考真题)在探究电流与电阻的关系实验中,实验器材如下:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器“40Ω 1.5A”、开关各一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),导线若干。
(1)图甲为使用5Ω定值电阻连接的实验电路。某同学检查电路时发现有一条导线连接错误。请在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确(导线不能交叉)。
(2)改正错误后,将滑动变阻器的滑片P移到最 端。闭合开关,移动滑片P使电压表的示数达到所要控制的电压U0时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
(3)将不同阻值的定值电阻分别接入电路中,重复实验,记录的数据如下表。
数据序号
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流I/A
0.24
0.16
0.12
0.10
分析表中数据,在误差允许范围内,电流值与其对应的电阻值的乘积近似 (选填“相等”或“不相等”),从而得出结论:在导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(4)利用本实验提供的器材 (选填“能”或“不能”)探究电流与电压的关系。
6.(2025·江苏镇江·中考真题)小华在实验室中测量铅笔芯的电阻大小。测量电路如图1所示,电源电压为4.5V。
(1)闭合开关前,图1中的滑动变阻器滑片应置于最 端;
(2)请按照图1的电路图将图2的实物图连接完整;
(3)将滑动变阻器滑片从初始位置移动到另一端,逐次记录电压表示数U和电流表示数I,完成后作出图像,如图3所示,由图可知,铅笔芯的阻值为 Ω,滑动变阻器的最大阻值为 Ω;
(4)小华想用实验室一只刻度线清晰,但所标数字模糊不清的电流表,制作一个可直接测定电阻的仪器,他设计的电路如图4所示,电路中电源电压恒定且未知,操作如下。
①在a、b接线柱间接入导线,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电流表指针指到最大刻度;
②保持滑片位置不变,ab间改接入10Ω的定值电阻,此时电流表指针偏转到最大刻度的处;
③取下ab间的定值电阻,接入待测电阻,电流表指针偏转到最大刻度的处,可知待测电阻的大小为 Ω;
④在电流表表盘刻度线处标相应的电阻值,则电阻值分布是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
7.(2025·湖南·中考真题)小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整,要求导线不得交叉;
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最 端;
(3)闭合开关后,移动滑片P,观察到电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)进行相同实验的另一同学,检查电路发现导线连接正确且开关闭合,但灯座上忘记安装小灯泡,此时观察到 表的指针有明显偏转。
考点一 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1.(2025·湖南长沙·中考真题)小湘在研究影响滑动摩擦力大小的因素时,用相同的木块和木板做了三次实验,如图所示。
(1)水平向右匀速拉动木块时,木块受到的滑动摩擦力大小 弹簧测力计的示数;
(2)由图可知,当接触面粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 ;
(3)小湘想用相同材料的接触面来探究滑动摩擦力大小是否与接触面的粗糙程度有关,她应该选择______
A.较光滑的木板、较粗糙的木板、粗糙的木板
B.木板、毛巾、棉布
2.(2025·湖南·三模)小星在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
猜想:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关
猜想:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
为了验证猜想,小星利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、长木板两块(一块较光滑,另一块较粗糙)、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。
(1)在实验中,小星用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等;并记录了弹簧测力计第1次的示数为0.6N,第2次的示数为0.9N,第3次和第4次的示数均为1.8N;
(2)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确(选填“a”“b”或“c”);比较第 两次操作,可验证猜想c是否正确;
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。用力F向右拉动木板,拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小。实验过程中, (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板。
考点二 探究液体压强与哪些因素有关
3.(2025·湖南长沙·二模)小明在研究“液体内部的压强”实验中:
(1)如图甲所示,从结构上看,压强计的U型管 连通器;
(2)他通过比较丙、丁两图可以得出:同种液体, 越深,压强越大;
(3)小明还想研究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向丙图烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧液面高度差不断的增大,于是得出液体密度越大,压强越大的结论。他的结论是 的,理由是 ;
4.(2025·湖南永州·二模)芸晗同学用图甲所示装置进行“探究液体压强与哪些因素有关”的实验,乙、丙、丁是她进行的三次实验。
(1)实验前应调整压强计,使U形管左右两侧液面相平。若压强计的金属盒在空气中时,U形管左右两侧液面不相平(如图甲所示),正确的调节方法是________(选填“A”或“B”)。
A.将U形管右侧玻璃管中高出部分的液体倒出
B.取下软管重新安装
(2)在图乙中,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,U形管左右两侧液面高度差不变,说明在液体内部同一深度,液体向各个方向的压强 。
(3)图乙和图丙两次实验是为了探究液体压强大小与液体的 是否有关。
(4)芸晗同学在进行图丁实验时,测得金属盒的橡皮膜到液面的距离为10cm,则此时橡皮膜受到液体的压强为 Pa。(,)
考点三 探究浮力大小与哪些因素有关
5.(2025·湖南长沙·三模)小湖和同学们利用一长方体物块按如下图示过程来探究影响浮力大小的因素(g=10N/kg)。
(1)由图C、D的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(2)将物块浸没在盐水中如图E所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则测出的盐水密度 ;
(3)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图B相同,测力计示数为3.8N,与B图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
6.(2025·湖南长沙·三模)小开把一个饮料罐慢慢按入水中,感觉用力越来越大,于是他和学习小组的同学一起设计了如图所示的实验步骤,来探究“影响浮力大小的因素”;
(1)物体在步骤乙中所受浮力为 N;
(2)分析 实验,可以得到浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系。
(3)小开发现可以根据实验数据算出戊图中液体的密度,则液体密度为 kg/m3。
(4)同组的小南同学受到本实验的启发,将弹簧测力计改成了测液体密度的密度计,则该密度计的分度值为 g/cm3。
考点四 探究杠杆的平衡条件
7.(2025·湖南长沙·一模)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲,为使杠杆水平平衡,小明应将平衡螺母向 (选填:左/右)调节。
(2)如图乙,小明在杠杆A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂两个钩码,现将弹簧测力计从D位置移到C位置,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计的示数 (选填:变大/变小/不变)。
(3)实验结束后,小明制作了如图丙所示的杆秤,经测试发现其能测物体的最大质量太小。下列操作可以使该杆秤能测物体的最大质量变大的是( )
A.将a点向左移
B.将b点向左移
C.将a、b点都向右移动等长距离
D.换一个质量较小的秤砣
8.(2025·湖南长沙·一模)小明为探究“杠杆的平衡条件”,准备了以下器材:刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、弹簧测力计等。
(1)如图甲,小明将杠杆安装到铁架台上,静止放置,为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)侧适当调节;
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,在A点挂3个钩码,B点挂2个钩码,此时杠杆再次在水平位置平衡。完成此操作后,小明下一步的操作可能是______(多选);
A.读取此时杠杆上力和力臂的数据,找到其中的规律,得出杠杆的平衡条件
B.读取此时杠杆上力和力臂的数据,然后保持右侧钩码不动,改变左侧钩码数量并适当移动,使杠杆再次在水平位置平衡
C.读取此时杠杆上力和力臂的数据,然后同时改变左右两侧钩码的数量及位置,使杠杆再次在水平位置平衡
D.读取此时杠杆上力和力臂的数据,然后保持左侧A点的钩码不动,取下右侧B点的钩码,在杠杆的C点用弹簧测力计竖直向上提,使杠杆再次在水平位置平衡
(3)小明正确完成实验后,记录的数据如下表所示,分析数据可得出杠杆的平衡条件是: (用字母表示)。
实验次序
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1
0.1
2
0.05
2
2
0.15
1.5
0.2
3
3
0.05
1.5
0.1
考点五 探究电流与电压、电阻的关系
9.(2025·湖南·二模)小明同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲的实验电路,他在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3V的电源,一个开关,阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻,滑动变阻器上标有“20Ω,1A”字样。
(1)小明连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器滑片时,发现电流表指针正常偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是定值电阻 ;
(2)故障排除后,小明先把10Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片,读出电流表示数为0.2A后,断开开关,他拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图乙所示,其示数是 V,要完成这次实验,接下来他应调节滑动变阻器,使定值电阻两端电压为 V;
(3)当小明改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为出现上述现象的原因可能是______;
A.电压表量程选小了
B.滑动变阻器的阻值太大
C.滑动变阻器的阻值太小
(4)小明解决了上述问题后,完成了实验,利用收集到的多组数据。做出了如图丙所示的电流/随电阻R变化的关系图像。分析图像可以得出 。
10.(2025·湖南长沙·二模)在探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”时,小明设计了如图甲所示的电路图。实验所用电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω,电源电压6V,滑动变阻器标有“20Ω,1A”。
(1)为更好的保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于 (选填“A”或“B”)端;
(2)实验过程回顾:小明用5Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器,直至电压表示数为 V,读出电流表的示数;
(3)通过以上实验,小明得出电流与导体电阻的关系:在电压一定时,电流与电阻成 ;
考点六 伏安法测电阻(含特殊法测电阻)
11.(2025·湖南·三模)小明做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡额定电压为2.5V,电源电压恒为3V。
(1)小明连接好最后一根导线后,其电路如图甲所示,则小明在连接电路时存在的不当之处是 ;(写出一条即可)
(2)小明改正错误后继续实验,发现小灯泡不亮,电流表和电压表均有示数,接下来正确的操作是_______;(填字母)
A.立即更换小灯泡
B.检查电压表是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)问题解决后,移动滑片,直至电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数为 A,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;(结果保留一位小数)
(4)小明测量了多组数据,并算出电阻的平均值作为小灯泡的电阻值,他认为这样可以减小误差,请你判断小明的做法是否正确并简述原因: 。
12.(2025·湖南湘潭·二模)学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P至适当位置,电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V,未知电阻Rx的阻值为 Ω。
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2,已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻Rₓ= (用I1、I2和R0表示)。
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使电压表的示数恰好为U,此时电阻箱的读数为R0,则可知未知电阻Rₓ= 。
考点七 测量小灯泡的电功率(含特殊法)
13.(2025·湖南长沙·二模)在测量标有2.5V字样的小灯泡的电功率实验中,某同学连接了如图所示电路。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至 端以保护电路;
(2)闭合开关灯泡不亮,电流表示数为零,电压表接近电源电压,故障的原因可能是 。
(3)小明还设计了如图所示的电路,测出了另一小灯泡的额定功率。已知:滑动变阻器的最大阻值均为,小灯泡的额定电流为。请将以下实验步骤补充完整:
①只闭合开关S、,移动的滑片,使电流表示数为。
②断开开关,并保持滑片的位置不变, ,使电流表示数为。
③保持滑片的位置不变,再将的滑片调至最左端,记下电流表的示数;将的滑片调至最右端,记下电流表的示数。
④写出小灯泡额定功率的表达式: 。(用表示)
14.(2025·湖南永州·二模)小亮在做“测量小灯泡的电功率”的实验,所用的小灯泡额定电压为2.5V。
(1)图甲为小亮连接的实物电路,请你在图中画线代替导线,使电路完整;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表无示数,则电路中存在的故障可能是 ;
(3)根据实验数据绘制成了U-I图像如图乙所示,根据图像提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W;
(4)完成上述实验后,小亮进一步思考,在没有电流表的情况下,能否测量小灯泡的额定功率?他想利用一个定值电阻接在原电路电流表的位置,设计的电路图如图丙所示,然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为,接着保持滑片位置不变,将电压表B点的接线改接到C点,观察并记录电压表示数为U,则小灯泡的额定功率可表示为 (用、、U等物理量符号表示),此过程中所选用的定值电阻的阻值不得超过 Ω。
1.(2025·西藏·中考真题)摩擦在日常生产生活中无处不在。某兴趣小组用弹簧测力计、长方体木块、粗糙程度不同的两块长木板、砝码等器材“探究影响滑动摩擦力大小的因素”。按照图所示进行实验,收集实验数据如表所示。
(1)某同学用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板 滑动,根据 的条件可知,滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等;
(2)对比 (填表中的序号)两次实验数据,可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;
序号
接触面受到的压力/N
接触面的粗糙程度
接触面积/
弹簧测力计的示数/N
①
2.0
较光滑
20
0.6
②
2.0
较光滑
40
0.6
③
2.0
较粗糙
40
0.8
④
3.0
较粗糙
40
1.2
(3)分析表实验数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力和接触面的粗糙程度有关,与 无关;
(4)请你利用本实验结论写一条冰雪路面的防滑措施:
2.(2025·山东青岛·中考真题)小明用如图所示的装置探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)让小车从同一斜面顶端由静止滑下,是为了使其到达水平面时的 相同。
(2)实验发现,水平面越光滑,小车滑行的距离越远,速度减小的越 。进一步推理:如果水平面绝对光滑,小车将会做 运动。
(3)小明接着用如图丁所示的装置探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”。用弹簧测力计a沿水平方向拉着物块A分别在毛巾、棉布、木板表面做匀速直线运动,发现弹簧测力计示数不同,说明滑动摩擦力的大小与 有关。
(4)小红发现,实验中很难控制物块A做匀速直线运动,于是她对实验做了改进,如图戊所示。将物块A放在长木板B上,拉动长木板B,则图中弹簧测力计 (选填“a”或“b”)的示数表示A、B间滑动摩擦力的大小;小红改用力传感器测量实验中A、B间摩擦力的大小,力传感器记录的拉力与时间的关系图像如图己所示,则A、B间滑动摩擦力的大小为 N。
3.(2025·广东·中考真题)在探究液体压强与哪些因素有关时,小明提出如下猜想:
①与深度有关;②与液体密度有关;③与容器大小有关。
(1)实验前,U形管两侧液面如图甲,应重新安装橡胶管使两侧液面 。
(2)调好器材后,探究猜想①和②比较图乙、丙可知:同种液体, ,压强越大;已知,比较图丙、 可知:深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(3)将探头放入图戊的盐水中,U形管两侧液面高度差与图丙一致。已知,根据实验结论推测,探头的位置可能在 (选填“a”“b”或“c”)处。
(4)探究猜想③,如图,在大小不同的容器中装入深度相同的水,将探头分别放入容器底,观察U形管两侧液面,得出结论。此实验设计不合理的地方是 。
(5)完成实验后,针对猜想①的探究,为了使结论具有普遍性,除了在水中多次实验外,还应该进行的实验是 。
4.(2025·重庆·中考真题)小渝用图甲所示仪器探究液体压强与哪些因素有关。
(1)该仪器探头由空金属盒蒙上橡皮膜构成,探头通过橡胶管连在U形管上,将探头放在液体里橡皮膜就会发生 ,U形管左右液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受 的大小。
(2)小渝将支架固定在透明桶上,向桶中缓慢加水至如图乙所示位置,观察到U形管左右液面高度差逐渐变大,分析表明,同种液体内部压强随深度的增加而 ;只改变图乙中探头方向,观察到U形管左右液面高度差不变,说明同种液体内部同一深度,向各个方向的压强大小 。
(3)观察图乙、丙,为保持探头所处深度相同,应将图丙中探头向 移动,移动后发现U形管左右液面的高度差比图乙大,可初步得出液体内部压强与液体的 有关。
(4)如图丁,为了便于测量探头所处的深度,小渝在探头支架上以橡皮膜平面所在位置作为起点标刻度,并将仪器改进为双探头,将左侧探头始终固定在水下深处,调节右侧探头在盐水()中的位置,使U形管左右液面再次相平,读出深度,通过计算发现 (选填“>”“=”或“<”);小渝将右侧盐水换成另一液体,当U形管左右液面再次相平时,右侧探头所处深度,通过进一步分析可以计算该液体密度为 。
5.(2024·四川巴中·中考真题)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
6.(2025·陕西·中考真题)小明在探究杠杆的平衡条件时,用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码重0.5N)等实验器材。
(1)实验操作中,为了便于测量,常把杠杆调至水平位置平衡。若调节时发现杠杆的右端下落,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图-1,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,改变钩码所挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,多次实验并记录数据,如下表所示。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15
1.5
10
2
1.5
10
1.5
10
3
2.0
5
0.5
20
…
分析实验数据可以得出,杠杆的平衡条件是 。
(3)小明进一步改进了实验方案,增加了弹簧测力计,并将固定挂钩改为可移动的挂环,如图-2所示。这样做的优点是 。
(4)如图-3,园林工人操作车载起重机拉起一棵大树,绳端作用在 (选填“A”或“B”)处更省力。
7.(2025·四川乐山·中考真题)要得出杠杆的平衡条件,需要经历以下过程:
(注:实验中所用的钩码质量均相等、杠杆上相邻刻线间的距离均相等)
(一)观察杠杆在水平位置的平衡
(1)如图甲(a)所示是一个在水平位置平衡的杠杆,减少其中一侧钩码的数量,发现杠杆发生倾斜,根据此现象可以猜想杠杆的平衡与 有关;
(2)如图甲(b)所示用带杆的滑轮向左推动右侧挂钩码的悬线,发现杠杆发生倾斜,根据此现象可以猜想杠杆的平衡与 有关;
(二)探究杠杆的平衡条件
(3)如图乙所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节。
(4)如图丙所示,调平后在A点悬挂2个钩码,为使杠杆保持水平平衡,应在B点悬挂 个钩码。若规定A点处的力为动力,则此时的杠杆属于 杠杆;
(5)通过多次实验测得数据并分析数据,可以得出杠杆的平衡条件为___________;
A.动力动力臂阻力阻力臂
B.动力动力臂阻力阻力臂
(三)反思拓展
(6)根据实验结论,为使杠杆满足如图丁所示的水平平衡,应将左侧的2个钩码悬挂至 (选填图丁中的数字编号)位置。
8.(2025·江苏盐城·中考真题)小明选用电源(电压恒为4.5V)、定值电阻(若干)、滑动变阻器(20Ω2A)、电流表、电压表、开关及导线,探究电流与电压的关系。
(1)如图甲所示,小明选取阻值为10Ω的电阻进行实验。用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)将滑动变阻器的滑片移至最右端。闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,为 A;
(3)小明测得多组数据,分析得出结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。为验证结论是否具有普遍性,小明应更换 重复上述实验;
(4)第(2)问中,若预先未将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关时, 可能损坏;
(5)另一组的小华记录的数据比较杂乱,如图丙所示。请指出小华操作中存在的问题: 。
9.(2025·山东·中考真题)某小组在“探究电压一定时,电流与电阻的关系”实验中,设计的电路图如图甲所示。
(1)根据电路图甲,用笔画线代替导线在图乙中的电路补充完整。
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现电流表,电压表均无示数,将另一电压表的两端依次连接图乙中的M与N、N与O、O与P,分别显示0、0、3.0V,由此判断电路故障为 。
(3)排除以上故障后,接入4Ω的定值电阻,闭合开关。调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.0V,此时电流表的示数如图丙所示,为 。
(4)断开开关,用5Ω的定值电阻替换4Ω的定值电阻后,闭合开关,接下来的操作是: ,并记录电流表的示数。
(5)更换不同定值电阻进行实验,得到如下数据:
R/Ω
4
5
8
10
20
0.25
0.2
0.125
0.1
0.05
I/A
0.40
0.32
0.21
0.16
0.08
分析数据,小华发现保持电压不变时,通过导体的电流随着电阻的增大而减小,猜想电流与电阻成反比。为了验证他的猜想,请在坐标纸上描点并作出图像。
(6)根据图像得出结论:实验误差允许范围内,在电压一定的情况下,通过导体的电流与 成正比,即电流与 成反比。
10.(2025·四川绵阳·中考真题)小灯泡工作时的电阻会随着温度升高而增大,为测量额定电压为2.0V的小灯泡正常发光时的电阻,某同学用两节干电池、两个电压表、滑动变阻器和阻值为1.0Ω的定值电阻等器材,连接成如图甲所示的电路进行实验。
(1)正确连接电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,发现灯泡始终不亮,两个电压表示数相等且不为零,若电路中只有一处故障,则故障可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,使一个电压表的示数达到2.0V,另一个电压表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(4)将直接与灯泡并联的电压表示数记为U1,另一电压表示数记为U2,当滑动变阻器的滑片从最右端向最左端移动的过程中,以下U2与U1的变化关系图像可能是________。(选填序号)
A. B. C. D.
11.(2025·江苏南京·中考真题)现要测量两个小灯泡L1、L2正常发光时的电阻。
(1)图甲是用“伏安法”测量L1(U额=2.5V)正常发光时电阻的实物电路。
①用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整(导线不允许交叉);
②闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电压表指针明显偏转,故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”);
③排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(精确到0.1)。
(2)为了测量额定电流为I0的小灯泡L2正常发光时的电阻,小明和小华设计了图丙所示的电路,定值电阻的阻值为R0,电源电压恒为U。(I0、R0、U已知,且满足测量要求)
①将滑动变阻器R的滑片移至阻值最大端;
②闭合S、S1,断开S2,调节滑片P,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光;
③共同完成上述操作后,小明和小华分别只进行了以下一步操作。
小明:保持滑片不动,断开S1,闭合S、S2,读出电压表的示数。
小华:保持滑片不动,闭合S、S1、S2,读出电压表的示数。
综合以上信息,对小明、小华的方案能否测量出小灯泡正常发光时的电阻进行评价 (填字母)。
A.只有小明的方案可行
B.只有小华的方案可行
C.两人的方案都可行
D.两人的方案都不可行
12.(2025·山东德州·中考真题)在用电流表和电压表测量小灯泡电阻的实验中,电源电压为3V,待测小灯泡L的额定电压为2.5V,正常发光时阻值约为8Ω。
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡发光情况
1
1.5
0.24
较暗
2
2.5
0.30
正常发光
3
2.8
0.32
较亮
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路补充完整(导线不得交叉);
(2)闭合开关,移动滑片P至某位置,电压表示数如图乙所示,为 V。为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动;
(3)多次实验后,实验数据如表所示,可知小灯泡L正常发光时的阻值为 Ω(结果保留一位小数);
(4)根据表中数据可推测闭合开关前小灯泡阻值可能为______;
A.0Ω B.3Ω C.6.3Ω D.10Ω
(5)根据表中数据,可得小灯泡正常发光时的电功率为 W。结合实验数据和发光情况,可知小灯泡的亮度取决于其 。
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