内容正文:
· 2026年中考物理二轮复习
实验模块专项练习(辽宁专用)第一部分
热学实验
一、探究水沸腾时温度变化的特点实验
1.(2025·四川省攀枝花市·)在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,两组同学从甲、乙两套实验装置中各选一套来完成实验。
(1)图丙是实验中某一时刻温度计的示数,其读数是______℃;
(2)图丁是两个小组根据各自的实验数据绘制的“温度—时间”图像,其中______(选填“a”或“b”)是根据甲实验装置获得的数据绘制的;用乙实验装置测出水的沸点为______℃;
(3)实验结束后,同学们继续进行了如图戊所示的实验:将烧瓶内水沸腾时所产生的水蒸气通入试管A中,试管A放在装冷水的容器B内。一段时间后,看到试管A的内壁上有小水珠出现、温度计C的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”),这说明水蒸气液化时会______热量。
【答案】(1)92
(2) a 96
(3) 变大 放出
【详解】(1)图丙中,温度计的分度值为1℃,液柱的液面在零刻度线之上,是零上,读数为92℃。
(2)[2][3]图甲中,烧杯有盖,图乙中,烧杯没有盖,加热过程中,甲烧杯中水上方的气压更大,沸点更高。图丁中,a的沸点比b的高,所以a是根据甲实验装置数据绘制的。b是根据乙实验装置数据绘制的,水沸腾时,继续吸热,温度保持不变,由图丁可知,用乙实验装置测出水的沸点为96℃。
(3)[1][2]水蒸气遇冷液化成小水珠,液化过程中放出热量,这些热量被水吸收,温度计C的示数变大。
2. (2024·江苏省淮安市·)在“观察水的沸腾”实验中:
(1)图甲中温度计的使用存在的错误是______,除温度计外,还需要的测量工具是______;
(2)图乙中的图______表示水沸腾前的情况;
(3)图丙是根据实验记录的数据画出的温度随时间变化的图像,分析图像可知:水沸腾时温度的特点是______;
(4)在加热过程中,为了缩短加热时间,将烧杯中的水倒掉一部分后继续加热,直至水沸腾。以下加热过程中水的温度随时间变化的图像可能正确的是______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 温度计触碰到了烧杯壁 秒表
(2)a
(3)保持不变
(4)D
【详解】(1)[1]图甲中温度计的使用存在的错误是温度计触碰到了烧杯壁,测温不准。
[2]除温度计外,还需要的测量工具是记录时间的秒表。
(2)沸腾前,上方水温低,气泡上升时,内部的气体和少量水蒸气遇冷液化,因而体积变小,气泡变小;沸腾时,水大量汽化,水蒸气不断进入气泡,且上升过程中水压变小,所以气泡变大。所以图乙中的图a表示水沸腾前的情况。
(3)分析图像可知:水沸腾时,持续吸热,但温度保持不变。
(4)将烧杯中的水倒掉一部分后继续加热,则因为水量减少,升温速度加快,最终温度升高到沸点不变,故选D。
二、探究冰熔化的过程及特点的实验
3.(2025·山东省德州市·)如图甲所示,在“探究冰熔化的过程及特点”的实验中,将装有冰的玻璃杯置于大烧杯内,再向大烧杯中加入温水,倒入水的高度略高于玻璃杯内冰的高度,即用“水浴法”给冰加热。
(1)实验选用______(选填“碎冰屑”或“大冰块”)效果更好;
(2)某时刻温度计示数如图乙,读数为______℃;
(3)实验中绘制出温度随时间变化的图像如图丙所示,可知B点的内能______(选填“大于”、“小于”或“等于”)A点的内能;
(4)实验中用温水加热而不用热水,下列解释合理的有______。
A.使冰均匀缓慢受热便于数据记录
B.加快热传递缩短实验时间
C.避免过大的温差导致容器破裂
【答案】(1)碎冰屑
(2)-4
(3)大于
(4)A
【详解】(1)在“探究冰熔化时温度的变化特点实验中”选用碎冰屑效果更好,因为碎冰屑之间的接触面积更大,能使冰受热更均匀,从而让实验更准确,便于观察冰熔化过程中温度的变化规律。
(2)由图乙可知,温度计的分度值为1℃,此时温度计的示数在0℃以下,因此读数为-4℃。
(3)由图丙可知,AB段是冰的熔化过程,此过程中冰持续吸收热量,但温度不变,B点的内能大于A点的内能。
(4)实验中用温水加热而不用热水,是因为温水使冰缓慢加热,能使冰受热均匀,便于观察温度变化;用温水加热可以减慢热传递,延长实验时间,便于观察温度变化;用温水加热的目的不是为了避免过大的温差导致容器破裂,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
三、探究不同物质的吸热能力实验
4.如图甲,某小组在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油,比较它们的吸热能力。
(1)为使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同,电加热器的规格应________;
(2)本实验中使用的液体温度计是根据液体________的规律制成的;
(3)每隔0.5min记录一次温度,并将数据记录在下表中。第2.5min时,食用油中的温度计示数如图乙所示,为________℃。
加热时间/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
…
水的温度/℃
25
27
29
31
33
35
…
食用油的温度/℃
25
30
34
37
42
…
分析表中数据,发现________吸热能力强;
(4)为使内部充有液态介质的电暖器通电后能迅速升温,内部应充入吸热能力较________(选填“强”或“弱”)的介质。(仅从吸热能力的角度分析)
【答案】(1)相同
(2)热胀冷缩
(3) 46 水
(4)弱
【详解】(1)根据公式可知,要比较水和食用油的吸热能力,控制变量法中除了液体质量相同外,加热器在单位时间内放出的热量也要相同,才能通过比较相同时间内的升高的温度来比较它们的吸热能力。所以,两个电加热器的规格必须相同,这样在相同时间内它们放出的热量才相等,才能用加热时间的长短反映液体吸收热量的多少。
(2)液体温度计的原理是液体的热胀冷缩性质,常见温度计如酒精温度计、煤油温度计、水银温度计都是利用这个规律。
(3)[1]由图乙可知,温度计的分度值为1℃,其示数为46℃。
[2]分析表中数据,加热相同时间,水升温慢。根据比较吸热能力的方法,即相同质量的不同物质,吸收相同热量,温度升高慢的吸热能力强,所以水的吸热能力强。
(4)根据可知,为使内部充有液态介质的电暖器通电后能迅速升温,在质量和吸收热量相同的情况下,应选用比热容小的物质,也就是吸热能力较弱的介质。
5.(25-26九上·福建莆田城厢区·期末)为了探究“不同物质的吸热能力”,在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,如图甲所示。
(1)实验中,可以通过比较_________来反映两种液体吸收热量的多少;
(2)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,从同时开始加热到第5分钟,这段时间内A吸收的热量_________(选填“大于”“小于”或“等于”) B吸收的热量;由图像可知:_________液体的吸热本领更强;
(3)如图丙,某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成,为使大棚晚上保温效果更好,科研人员建议农户将土墙换成空心玻璃墙并填充________(填“A”或“B”)液体从而实现该效果;
(4)小明再用50g水和100g水做实验,以吸收的热量为纵坐标,升高的温度为横坐标,分别画出50g和100g水的图像,它们都是过原点的直线,即,进一步分析发现,这两条直线的值之比与对应水的_____________之比相等(选填“密度”“质量”或“体积”)。
【答案】(1)加热时间的长短
(2) 等于 A
(3)A
(4)质量
【详解】(1)本实验使用转换法,相同加热装置相同时间放出热量相同,因此两种液体吸收热量的多少可以通过加热时间反映。
(2)[1]用相同装置加热相同时间,放出总热量相同,因此A吸收的热量等于B吸收的热量;
[2]根据得,质量和吸收热量都相同时,升高温度越小,比热容越大,吸热本领越强。由图乙可知,加热相同时间后A的温度升高更小,因此A的吸热本领更强。
(3)要实现晚上保温,需要温度降低更慢,比热容越大的物质,放出相同热量时温度降低幅度越小。A比热容更大,填充A后,晚上降温更慢,保温效果更好。
(4)根据得,,两次实验都是水,比热容相同,因此与质量成正比,值之比等于对应水的质量之比。
四、制作简易热机模型
6 . 跨学科实践:制作简易汽轮机模型
【项目提出】
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队,制作简易汽轮机模型。
【项目实施】
(1)设计并制作:设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐水,将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内,用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。
(2)测试实验:点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。
①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为:化学能→______→______。
②此汽轮机模型属于______(填“内”或“外”)燃机。
(3)实验改进:
①同学们在测试过程中,发现加热很长时间后,扇叶才开始转动,这是因为____________;
②进行了调整后,再次测试,发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为,这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是____。
A.增加酒精灯的高度,用其内焰加热
B.更换一个更细的喷嘴
C.降低小风扇的高度,使喷嘴对准风扇的中心
【项目拓展】
(4)同学交流过程中,有同学设想:用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐,制成一个“太阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是:________。(写出一条即可)
【答案】内能 机械能 外 加热时间不足,无法产生足够的水蒸气 B 环保无污染内能机械能外
【详解】(2)[1][2]实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来;酒精燃烧将化学能转化为内能,蒸汽推动扇叶转动,将内能转化为机械能。因此汽轮机模型工作过程的能量转化为: 化学能→内能→机械能。[3]内燃机是燃料在汽缸内燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功;此汽轮机模型酒精在空气中燃烧,蒸汽推动外面的扇叶转动,这两个过程都不在易拉罐内,因此此汽轮机模型属于外燃机。
(3)[4]加热很长时间后,扇叶才开始转动,这与水蒸气的量有关,加热时间不足,无法产生足够的水蒸气,不能使扇叶开始转动。[5]A.增加酒精灯的高度,用其内焰加热,温度更低,故A不符合题意;
B.更换一个更细的喷嘴可以增大蒸汽喷出速度,能增大蒸汽喷射力,故B符合题意;
C、扇叶转动时本质是可看作杠杆,降低小风扇的高度,使喷嘴对准风扇的中心,会使动力臂变小,需要更大推力来推动,会转得更慢,故C不符合题意。
故选B。
(4)[6]太阳能是可再生的清洁能源,故太阳能蒸汽机的优势是环保无污染。
7.(25-26九上·广东佛山南海区桂城街道文翰中学·月考)某创新实践小组的学生在校园科技节上展示了“自制汽轮机”的实践过程:
①制作叶轮:在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝,将铝片插在小缝中,在叶轮中心用锥子钻一个小孔,将铁丝穿过小孔,使叶轮能在铁丝上自由转动,如图甲所示;
②组装“汽轮机”:按照如图乙所示组装器材,注意调整叶轮的位置,使导管的管口正对着叶片;
③给烧瓶中的水加热直至沸腾,当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转动了起来;
④探究思考:
(1)给烧瓶中的水加热的过程中,是通过______的方式改变水的内能;
(2)汽轮机工作时,水蒸气对叶轮做功,水蒸气的内能转化为塞子的______,此过程与图中汽油机的______(选填字母)冲程工作原理相同;
A. B. C. D.
(3)在标准大气压下,烧瓶中装有300g、初温为20℃的水,将水加热至沸腾需要吸收热量______J;酒精灯里的酒精在燃烧的过程中,______转化为内能。若酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收,则需要完全燃烧酒精______g;【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107J/kg】
(4)汽轮机的效率比较低,以下措施不能提高热机效率的是( )
A.使燃料更充分燃烧
B.减少机械间的摩擦
C.尽量选用功率更大的发动机
D.将燃烧排出的废气再利用
【答案】(1)热传递
(2) 机械能 C
(3) 1.008×105 化学能 24
(4)C
【详解】(1)改变内能的方式有两种,分别是做功和热传递,用酒精灯给烧瓶中的水加热,是通过热传递改变水的内能。
(2)[1][2]汽轮机工作时,水蒸气推动塞子冲出,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能转化为塞子的机械能。而汽油机工作时压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能,做功冲程的能量转化是内能转化为机械能,A图中进气门打开,是吸气冲程,D图中排气门打开,是排气冲程,C图中两气门关闭,活塞下行,火花塞点火,所以是汽油机的做功冲程,B图中两气门关闭,活塞上行,所以是汽油机的压缩冲程,所以汽轮机工作时,水蒸气对活塞做功,与图中汽油机的做功冲程工作原理相同,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3)[1]将300g初温为20℃的水,加热到100℃需要吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×300×10-3kg×(100℃-20℃)=1.008×105J
[2]酒精燃烧过程中,消耗化学能,内能增大,将化学能转化为内能。
[3]酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收,则酒精完全燃烧放出的热量
完全燃烧酒精的质量
(4)热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以减少热量的损失可以提高热机的效率,使燃料更充分燃烧、将燃烧排出的废气再利用、减少机械间的摩擦都可以减少热量的损失,提高效率。而热机效率与功率无关,所以尽量选用功率更大的发动机不能提高热机效率,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
第二部分
光学实验
一、光现象实验
8.某小组探究在光的反射现象中反射角和入射角的关系。
(1)注意:为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止________。
(2)把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板________地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光和________的径迹,并标出入射角i和反射角r,如图所示。
(3)改变光束入射的角度,多做几次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用________测量∠i和∠r的度数,将数据记录在下表中。
数据序号
1
2
3
4
5
…
∠i
30°
40°
50°
60°
70°
…
∠r
30°
40°
50°
60°
70°
…
分析表中数据,得出结论:在反射现象中,反射角________入射角。
【答案】(1)直射眼睛
(2) 竖直 反射光
(3) 量角器 等于
【详解】(1)在使用激光笔做光学实验时,为了避免伤害眼睛,禁止用激光笔直射眼睛。
(2)[1]在探究光的反射实验中,把平面镜放在水平桌面上,把纸板竖直立在平面镜上,只有这样才能在纸板上显示出入射光线和反射光线的径迹。
[2] 实验过程中,当用激光笔向平面镜照射时,在纸板上能同时看到入射光线和反射光线,用笔描出入射光和反射光的径迹,标出入射角和反射角。
(3)[1]多次实验,用不同颜色的笔标记入射光线和反射光线的径迹,并用量角器测量入射角和反射角的度数。
[2] 观察表格中的数据,无论入射角是多少度,反射角总是和入射角度数相等,所以能够得出结论,在反射现象中,反射角等于入射角。
9.(2025·黑龙江省齐齐哈尔市·)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序
1
2
3
…
…
…
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线______于镜面;
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量两侧的和,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角______(选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是______;
(3)纸板是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板向后折,在纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是______的;
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从点向左移动到点时,说明水面______(选填“上升”或“下降”)了。
【答案】(1)垂直
(2) 等于 寻找普遍规律,避免偶然性
(3) 不能 在
(4)可逆
(5)上升
【详解】(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线与镜面垂直,可以看作法线。
(2)[1][2]分析表格数据可知,反射角随入射角增大而增大,且大小保持一致,可得:在反射现象中,反射角等于入射角;本实验是探究类实验,实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
(3)[1][2]如图乙所示,把纸板向后折,左右两侧纸板不在同一平面,,在纸板上不能看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出,光的传播路径与之前完全相反。此现象表明:在反射现象中,光路是可逆的。
(5)水面变化时,入射角不变,则反射角不变。反射光的光斑从点向左移动到点,说明反射点左移,则说明水面上升了。
10.在“探究平面镜成像的特点”实验中,用到了玻璃板、两支完全相同的蜡烛(A、B)、方格纸、刻度尺、白色卡片、铅笔等器材。
(1)如图-1,把一张方格纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板____放置在方格纸上,并标出玻璃板的位置;
(2)在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,再将另一支未点燃的蜡烛B放在玻璃板后,调整蜡烛B的位置,使蜡烛B与蜡烛A的像重合,说明平面镜成像时,像与物的大小____。此时在方格纸上标出蜡烛A、B的位置。
(3)多次改变蜡烛A的位置,重复上述步骤。根据方格纸上的标记,测量物、像到玻璃板的距离,并把数据记录在下表中。
实验序号
物到玻璃板的距离/cm
像到玻璃板的距离/cm
1
10.00
10.00
2
15.00
15.00
3
20.00
20.00
…
分析表中数据可知:平面镜成像时,像和物到平面镜的距离____。
(4)如图-2所示,为探究像的虚实,可将一张白色卡片竖直放置在蜡烛B所在的位置,直接观察白色卡片,卡片上____(选填“有”或“没有”)蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是____像;
(5)以玻璃板为平面镜进行本实验,好处是便于确定____;
(6)如图-3所示,将玻璃板沿MN截成两半,并把左半部分向靠近蜡烛A的方向平移一段距离,右半部分向远离蜡烛A的方向平移一段距离,则蜡烛A通过左半部分玻璃板、右半部分玻璃板 (填选项字母)。
A.都不能成像 B.各成半个像,合起来为一个完整的像
C.都能成完整的像,且像在同一位置 D.都能成完整的像,且像在不同位置
【答案】(1)垂直
(2)相等
(3)相等
(4) 没有 虚
(5)像的位置
(6)D
【详解】(1)在进行“探究平面镜成像的特点”实验时,把一张方格纸平铺在水平桌面上,需要将玻璃板垂直放置在方格纸上,并标出玻璃板的位置。如果玻璃板不垂直放置,会导致蜡烛A的像与蜡烛B无法重合,从而影响实验结果。
(2)在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,再将另一支未点燃的蜡烛B放在玻璃板后,调整蜡烛B的位置,使蜡烛B与蜡烛A的像重合,这充分说明平面镜成像时,像与物的大小相等。此时在方格纸上标出蜡烛A、B的位置,通过测量和比较可以进一步得出像与物到平面镜的距离关系等其他特点。
(3)分析表中数据可知,在三次实验中,物到玻璃板的距离分别为10.00cm、15.00cm、20.00cm,像到玻璃板的距离也分别为10.00cm、 15.00cm、 20.00cm,所以平面镜成像时,像和物到平面镜的距离相等。
(4)[1][2]为探究像的虚实,将一张白色卡片竖直放置在蜡烛B所在的位置,直接观察白色卡片,卡片上没有蜡烛A的像。因为虚像不能呈现在光屏上,而实像可以,所以这表明平面镜所成的像是虚像。
(5)以玻璃板为平面镜进行本实验,好处是便于确定像的位置。由于玻璃板是透明的,我们可以在观察到蜡烛A像的同时,透过玻璃板看到后面的蜡烛B,通过移动蜡烛B使其与蜡烛A的像重合,从而准确地确定像的位置。
(6)将玻璃板沿MN截成两半,并把左半部分向靠近蜡烛A的方向平移一段距离,右半部分向远离蜡烛A的方向平移一段距离。因为平面镜成像的特点是像与物关于镜面对称,且像的大小只与物体的大小有关,与平面镜的大小和位置无关,所以蜡烛A通过左半部分玻璃板、右半部分玻璃板都能成完整的像,但蜡烛A到两块平面镜的距离不同,且像在不同位置,故选D。
11.(2025·江苏省淮安市·)“探究平面镜成像特点”的实验装置如图甲所示。
(1)图甲中观察到的蜡烛A的像是由于光的___________形成的。
(2)探究像与物的大小关系时,将点燃的蜡烛A置于玻璃板前,如图乙所示,应该在___________(选填“a”“b”或“c”)位置进行观察,然后将另一支完全相同的蜡烛B放在玻璃板后,移动蜡烛B,发现它在某一位置时与A的像完全重合,由此初步得出:平面镜所成的像与物___________相等。
(3)完成实验探究后,小明模拟“蜡烛在水中燃烧”的现象,如图丙所示,他应该将点燃的蜡烛放在___________(选填“玻璃板”或“平面镜”)前,将装满水的烧杯放在该光学元件后,图丁为装置的俯视图,调节时仅向___________(选填“①”“②”“③”或“④”)方向移动图丁中的光学元件,可以观察到“蜡烛在水中燃烧”的现象。
【答案】(1)反射
(2) a 大小
(3) 玻璃板 ③
【详解】(1)平面镜成像的原理是光的反射。蜡烛A发出的光照射到玻璃板上,在玻璃板表面发生反射,反射光线进入人眼,人眼逆着反射光线的方向看去,就看到了蜡烛 A的像。所以图甲中观察到的蜡烛A的像是由于光的反射形成的。
(2)[1]在探究像与物的大小关系时,要在蜡烛A这一侧透过玻璃板观察蜡烛A的像,因为只有在蜡烛A一侧才能看到蜡烛A在玻璃板中所成的像。由图乙可知,应该在a位置进行观察。
[2]将另一支完全相同的蜡烛B放在玻璃板后,移动蜡烛B,发现它在某一位置时与A的像完全重合,这说明蜡烛B与蜡烛A的像大小相等,而蜡烛B与蜡烛A完全相同,所以由此初步得出:平面镜所成的像与物大小相等。
(3)[1]要模拟“蜡烛在水中燃烧”的现象,需要利用平面镜成像来实现。而玻璃板既能反射光成像,又能透过光看到后面的物体,便于确定像的位置;平面镜只能反射光成像,无法看到后面的物体,不便于进行该实验。所以他应该将点燃的蜡烛放在玻璃板前。
[2]图丁中,要使蜡烛的像在装满水的烧杯中(看起来像在水中燃烧),根据平面镜物与像到平面镜的距离相等可知,需要调节光学元件(玻璃板)向③方向移动,使蜡烛的像与烧杯的位置对应,从而观察到“蜡烛在水中燃烧”的现象。
12.(2025·四川省绵阳市·)在“探究光折射时的特点”实验中,让一束光线从空气以不同的角度斜射入水中,测量多组入射角i和折射角r的数据,记录在表中:
入射角i
30°
45°
60°
75°
折射角r
22°
32°
40°
?
(1)分析发现,折射角r小于入射角i,说明当光从空气斜射入水中时,折射光线_______(选填“偏向”或“偏离”)法线;
(2)根据表格数据推测:当入射角i等于75°时,折射角r________55°;(选填“大于”“等于”或“小于”)
(3)若让光线以32°入射角从水中射向空气,光线会在水面发生反射和折射,反射光线与折射光线之间的夹角为________°。
【答案】(1)偏向
(2)小于
(3)103°
【详解】(1)当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,故折射光线偏向法线。
(2)根据表中数据推测得,入射角每增加,折射角的差值便减小,据此,入射角为时折射角为
(3)若让光线以入射角从水中射向空气中,发生折射时,根据光路可逆,由表可知折射角为,折射光线与水面的夹角为;在水面发生反射时,根据反射角等于入射角可知反射角为,反射光线与水面的夹角为,则反射光线与折射光线的夹角为。
二、探究凸透镜成像的规律实验
13.(2025·黑龙江省哈尔滨市·)物理科学实验小组进行凸透镜成像的实验。
(1)同学们选取了一个凸透镜进行实验,平行光正对凸透镜的折射情况如图甲所示,则该凸透镜焦距f3=___________cm;
(2)得出凸透镜成像规律后,继续探究凸透镜成像大小与焦距的关系,收集的数据如表所示:
实验次数
焦距f/cm
物距u/cm
像距v/cm
物高L/cm
像高h/cm
1
15.0
7.5
6.0
C
2
20.0
20.0
6.0
6.0
3
25.0
37.5
6.0
9.0
①实验后发现忘记收集表中C处的数据,他们画出凸透镜成像原理图如图乙所示。观察原理图发现△AOB∽△A'OB′,可见物距u、像距v、物高L、像高h之间的比例关系为:___________(用字母表示),则表中C处数据应为___________cm;
②利用表格中的数据,能否得出当凸透镜成实像时,像的大小和焦距之间的关系呢?若能,请写出分析过程及结论;若不能,说明理由___________。
【答案】(1)15.0
(2) 3.0
见解析
【详解】(1)平行光经凸透镜折射后会聚在焦点,由图甲可知,刻度尺的分度值是1cm,凸透镜在光具座20.0cm处,焦点在35.0cm处,故焦距
(2)[1][2]由,根据相似三角形的性质,满足对应边成比例,可得
代入实验1的数据,u=15.0cm,v=7.5cm,L=6.0cm,则
解得,即C处数据为3.0。
[3]不能得出结论。因为探究“凸透镜成实像时像的大小与焦距的关系”,需要控制物距u不变,改变焦距f,观察像的大小变化。但表格中三次实验的物距u不同,未控制变量,因此无法得出像的大小与焦距的关系。
14.雨过初晴,小丽发现透过附在叶片上的水珠,能看到正立放大的“叶片脉络”;而透过在叶片上的水珠能看到远处倒立缩小的“花朵”。针对这一现象,她和同学们一起探究凸透镜成像的正倒、大小与物距的关系。
(1)小丽将F形光源(如图甲)、凸透镜和带有刻度的光屏按图乙所示安装在水平光具座上,接下来她应将三者的中心调整到______。
(2)调整好后,小丽多次改变物距和光屏的位置进行实验,收集的数据和观察的现象如表1所示。小丽分析归纳后,得到初步结论:随着物距不断减小,物体所成实像逐渐______(选填“变大”或“变小”),且像都是______(选填“正立”或“倒立”)的。
表1
序号
物高h/cm
物距x/cm
像高h/cm
像的正倒
像的虚实
1
4.0
30.0
2.0
倒立
实像
2
2.5
倒立
实像
3
4.0
23.0
3.0
倒立
实像
4
15.0
8.0
倒立
实像
5
13.0
13.5
倒立
实像
6
7.0
找不到像
(3)实验过程中,小丽发现在光屏上始终没有观察到正立放大的像。回想透过水珠观察叶脉的情景,她采用下图______的方式可以观察到正立放大的“F”。
(4)组间交流时,小丽发现小红的实验记录(如表2所示)中有与物体等大的像,而自己却没有观察到这一现象。为了尽快在自己实验中找到等大的像,她应调整物距在______cm和______cm之间反复多次实验。
表2
序号
物高/cm
物距/cm
像高/cm
像的正倒
像的虚实
1
4.0
25.0
1.0
倒立
实像
2
18.0
1.3
倒立
实像
3
15.0
2.0
倒立
实像
4
10.0
4.0
倒立
实像
5
8.0
6.5
倒立
实像
6
4.0
找不到像
(5)小丽进一步对比后发现,凸透镜成像特点不只与物距有关。她得出这个结论的依据是______。咨询老师后得知,两小组所用凸透镜的焦距不同。小丽认为,凸透镜成像特点与物距和焦距均有关系。结合实验数据和老师给的焦距数值,她总结出凸透镜成像规律。
【答案】(1)同一高度
(2) 变大 倒立
(3)丁
(4) 15.0 23.0
(5)见解析
【详解】(1)为了使像成在光屏的中央,应将F形光源、凸透镜和带有刻度的光屏安装在水平光具座上,将三者的中心调整到同一高度。
(2)[1][2]由表中数据可知,物体成实像时,随着物距不断减小,物体所成实像逐渐变大,且所成的像始终是倒立的。
(3)由题意知,透过附在叶片上的水珠,能看到正立放大的“叶片脉络”,此时的物距小于凸透镜的焦距,因此应观察物距小于像距时的成像情况,此时像与物同侧,所以应在凸透镜的另一侧观察,故丁符合题意。
(4)[1][2]由小丽的实验数据可知,当物距为15.0cm时,像高为8.0cm,当物距为23.0cm时,像高为3.0cm,因此与物体等高的像4.0cm应当是物距在15.0cm~23.0cm,所以小丽应调整物距在15.0cm和23.0cm之间反复多次实验。
(5)由两组实验数据可知,物高均为4.0cm,当物距均为15.0cm时,小丽组实验时的像高为8.0cm,而小红组实验时的像高为2.0cm,由此可知凸透镜成像特点不只与物距有关,还与凸透镜的焦距有关。
15.(2025·山东省烟台市·)在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,其目的是______;
(2)图甲是小红所在小组实验时的情景,此时光屏上呈现清晰的像,由图可知物距为______cm(不要求估读)。请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像;______
(3)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座10.0cm处,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向______(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动,像的大小将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座45.0cm处,无论怎样移动光屏始终得不到像,原因是______,要想看到此时的像,观察的方法是______。
【答案】(1)见解析
(2) 30 见解析
(3) 靠近 变小
(4) 物距小于焦距 见解析
【详解】(1)实验中使物体的像能够成在光屏的中心,调整凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度上。
(2)[1][2]由图可知,物距为50cm-20cm=30cm
像距为65cm-50cm=15cm
物距大于像距,成倒立、缩小的实像,此时物距30cm>2f①
像距f<15cm<2f②
由①②得到7.5cm<f<15cm
光屏上的像相对于光源“F”上下颠倒,如图所示:
(3)[1][2]凸透镜成实像,物远像近像变小,将光源移动到光具座10.0cm处,物距增大,像距减小,应将光屏向靠近透镜方向移动,像变小。
(4)[1][2]把光源移至光具座上45.0cm刻度线处,此时物距50.0cm-45.0cm=5.0cm
因为7.5cm<f<15cm
所以物距小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像和物体在凸透镜的一侧,要在光屏的一侧透过凸透镜进行观察。
16.(25-26九下·江西南昌中学·)物理兴趣小组用水透镜探究凸透镜成像的规律,请你帮他们解决实验中遇到的问题。
(1)如图甲所示,一束平行于主光轴的光射向水透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,则此时水透镜的焦距为_______cm。
(2)将光具座上点燃蜡烛的烛焰、水透镜和光屏三者的中心调节在同一高度,其目的是使像成在_______。
(3)将蜡烛固定在某一位置,调节光屏,眼睛注意观察光屏上的像是否清晰,当光屏移至图乙所示位置时,恰好能在光屏上看到清晰、缩小的像。若仅将蜡烛与光屏位置对调,则在光屏上_______(选填“能”或“不能”)看到清晰的像。
(4)当把蜡烛移动到距离水透镜5cm时,应从_______(选填“光屏”或“蜡烛”)一侧直接透过水透镜观察,可以观察到一个_______(选填“正立”或“倒立”)的像。
(5)小红认为还应该改变焦距再重新研究,这是为了_______。从水透镜中抽水,可以使水透镜的焦距变_______。
【答案】(1)10.0
(2)光屏的中央
(3)能
(4) 光屏 正立
(5) 避免偶然性,得到普遍结论 大
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,由图甲可知,水透镜的焦距是
(2)为了使像成在光屏中央,应让烛焰、水透镜和光屏三者中心处于同一高度。
(3)当光屏移至图乙所示位置时,恰好能在光屏上看到清晰、缩小的像。若仅将蜡烛与光屏位置对调,由光的折射现象中,光路可逆性可知,光屏上可得到倒立、放大的实像。
(4)[1][2]当把蜡烛移动到距离水透镜5厘米时,此时物距小于1倍焦距,成正立、放大的虚像,虚像和蜡烛在同一侧,应从光屏一侧直接透过水透镜观察。
(5)[1][2]实验中为了避免偶然性,归纳普遍结论,还应该改变焦距再重新研究;从水透镜中抽水,水透镜变薄,折光能力变弱,可以使水透镜的焦距变大。
17.(25-26八上·江西新余分宜县·期末)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)图甲中,将凸透镜正对太阳光,在透镜下方平行放上白纸,测出透镜与白纸间距s与对应的白纸被烤焦所需的时间t,绘出图像乙,可判断该透镜的焦距f为______cm;点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏,应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上;
(2)将蜡烛和光屏调整到图丙位置时,光屏上出现清晰的倒立、______(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,生活中的______就是利用这个成像原理制成的;
(3)一段时间后,蜡烛燃烧变短,要使像仍然成在光屏的中央,可将凸透镜向______调整;
(4)保持图丙中蜡烛和光屏的位置不动,将凸透镜向______移动,可以在光屏上再次看到一个清晰的像,接着用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分,可观察到光屏上的像是______(选填“完整”或“不完整”)的;
(5)如图丁所示,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,在保持透镜位置不变的条件下,下列操作可行的是______。
①将光屏远离透镜
②将光屏靠近透镜
③将蜡烛远离透镜
④将蜡烛靠近透镜
【答案】(1) 12 主光轴
(2) 放大 投影仪
(3)下
(4) 右 完整
(5)②④
【详解】(1)[1]凸透镜正对太阳光时,焦点位置温度最高,白纸烤焦时间最短,由图乙可知,间距时,烤焦时间最短,因此焦距。
[2]实验中为了让像成在光屏中央,需要调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
(2)[1][2]由图丙可知,物距
满足,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像,投影仪利用这一原理工作。
(3)蜡烛燃烧变短,烛焰向下移动,根据“过光心的光线传播方向不变”,像会向上偏移到光屏上方,因此可将凸透镜向下调整,使像回到光屏中央。
(4)[1]折射光路可逆,保持蜡烛和光屏位置不动,将凸透镜向右移动,让新的物距等于原来的像距,就能再次得到清晰的像。
[2]遮住凸透镜下半部分,烛焰的光线仍可以通过透镜的上半部分会聚成像,因此光屏上的像仍然是完整的,仅亮度会变暗。
(5)近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,放上眼镜时成像在光屏上,取下眼镜后,光线会聚能力变强,像成在光屏前方。保持透镜位置不变,要得到清晰像,可直接将光屏靠近透镜;也可以将蜡烛靠近透镜,根据“物近像远像变大”,像距会增大,能让像重新落在光屏上,故②④正确,①③错误。
第三部分
力学实验
一、阻力对物体运动的影响实验
18.(25-26八上·山东临沂兰陵县·期末)【实验名称】探究阻力对物体运动的影响。
【实验器材】斜面、木板、毛巾、棉布和小车
【实验步骤】
A.如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
B.如图乙,取下毛巾,将棉布铺在木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
C.如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1)该实验中是通过________来反映阻力对物体运动的影响。
(2)三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是:使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时_________相同。
【分析与论证】
(3)根据实验结果可以得出:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的路程越_____。
(4)推论:在光滑水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,小车将做_____运动。
【交流反思】
(5)若在实验中,发现小车在棉布和木板上运动时都冲出了水平木板,在不改变原有器材的情况下,改进的方法是______。
(6)小组同学又思考如下问题:如图丁,摆球从A点由静止释放向C点运动,当摆到中间B点时,如果绳子断了,且摆球所受的力忽然全部消失,那么摆球在丁图中的运动轨迹为____。(选填“①”、“②”、“③”或“④”)
【答案】(1)小车在水平面上通过的距离
(2)初速度
(3)远
(4)匀速直线
(5)降低小车在斜面上的下滑高度
(6)②
【详解】(1)本实验用到转换法,阻力对物体运动的影响无法直接观察,因此通过小车在水平面上运动的距离来反映阻力的作用效果。
(2)实验采用控制变量法,让小车每次从斜面同一位置由静止滑下,目的是保证小车到达水平面时的初速度相同,排除初速度差异对实验结果的干扰。
(3)实验现象可得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,因此小车运动的路程越远。
(4)进一步推理可得:如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车的速度不会减小,将保持原来的速度做匀速直线运动。
(5)小车冲出水平木板,说明小车到达水平面的初速度过大。不改变原有器材的前提下,降低小车下滑的高度,就可以减小小车到达水平面的初速度,避免小车冲出木板。
(6)根据牛顿第一定律,物体不受力时会保持原来的运动状态。摆球运动到B点(最低点)时,速度方向是水平向右,因此当力全部消失后,摆球会保持水平向右的运动状态,运动轨迹为②。
二、研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验
19.(2025·山东省济宁市·)不同目数的砂纸,其粗糙程度不同。砂纸的目数与其粗糙程度有怎样的关系呢?运用所学知识,小明设计实验探究了这个问题。
砂纸型号
弹簧测力计示数
目
目
目
如图所示,将三种型号的砂纸分别固定在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动砂纸上的木块,记录的实验数据如表中所示。
(1)使用120目砂纸做实验时,木块匀速向右滑动,请在图中画出木块对砂纸的摩擦力的示意图,要求包含力的三要素_________。
(2)实验可得出的结论是:目数越小的砂纸越粗糙,其依据是________。
(3)为了提高测量精度,小明利用力传感器代替弹簧测力计进行测量,数据实时传送到计算机绘出的图像如图所示。木块从开始运动,则在这段时间内,木块受到的摩擦力与力传感器的拉力的大小关系∶________(选填“”“”“”或“无法确定”)。
【答案】(1)
(2)见解析
(3)f = F
【详解】(1)木块匀速向右滑动,砂纸对木块的摩擦力方向向左,根据力的作用是相互的,木块对砂纸的摩擦力方向向右。作用点可画在砂纸表面与木块接触的位置,大小与弹簧测力计示数相等,为1.4N,方向水平向右。如图所示:
(2)根据二力平衡,木块匀速运动时,弹簧测力计的拉力等于木块受到的摩擦力。由表格数据可知,砂纸目数越小,弹簧测力计示数越大,即木块受到的摩擦力越大,说明砂纸越粗糙。所以依据是:在压力相同时,目数越小,弹簧测力计的示数越大,滑动摩擦力越大。
(3)根据二力平衡的条件,这段时间内,木块没有开始运动,故拉力F与静摩擦力f大小相等,即f = F。
20.(2025·黑龙江省绥化市·)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小轩设计了如下实验。(实验所用铁块的长、宽、高不同,每个面的粗糙程度都相同;两小车材料相同)
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图象;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
实验次数
铁块重力/N
弹簧测力计示数/N
拉力传感器示数/N
1
5
0
1.5
2
5
1.0
1.2
3
5
2.0
0.9
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为______N。
(2)步骤二第1次实验中拉力传感器的示数比步骤一中1s~4s内拉力传感器的示数小,由此可知滑动摩擦力的大小与______有关。
(3)通过分析表中数据,可得出结论:______。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作应是______。
(5)小轩认为:该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示数偏大。他的说法______(选填“合理”或“不合理”),请说明理由:______。
【答案】(1)2
(2)接触面的粗糙程度
(3)在接触面的粗糙程度相同时,压力越小(大),滑动摩擦力越小(大)
(4)在其它条件相同时,换用面积不同的侧面进行实验
(5) 不合理 理由是平板小车与水平面之间的摩擦力不影响铁块与平板小车间的摩擦力
【详解】(1)步骤一中,拉动平板小车1时,铁块相对地面静止(拉力传感器拉铁块,铁块受的摩擦力与拉力平衡)。由图乙,1s后拉力传感器示数稳定在2N,此时滑动摩擦力等于拉力,故铁块受到的摩擦力为。
(2)步骤一:铁块放置在平板小车1上,拉力传感器示数对应铁块与小车1间的滑动摩擦力;步骤二第1次实验:同一铁块以相同方式放置在平板小车2上,弹簧测力计示数为0(即铁块对小车的压力仍为重力5N,与步骤一相同)。小车1与小车2虽“材料相同”,但实验中未明确两者表面粗糙程度完全一致(如加工工艺、磨损程度等可能不同),而拉力传感器示数不同(步骤一1~4s示数为2N,步骤二第1次为1.5N)。压力相同的情况下,滑动摩擦力大小变化,说明变量为接触面粗糙程度(即小车1与小车2的表面粗糙程度存在差异)。因此,滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)在步骤二的实验里,我们要探究滑动摩擦力大小的变化规律。实验中,铁块自身重力是固定的,这是初始的压力相关因素。当用弹簧测力计竖直向上拉铁块时,根据力的平衡,铁块对平板小车的实际压力等于铁块重力减去弹簧测力计的拉力,所以弹簧测力计拉力越大,铁块对小车的实际压力就越小。而拉力传感器示数反映的是铁块受到的滑动摩擦力大小(因为铁块相对静止,拉力与摩擦力平衡)。从表格数据能看到,随着弹簧测力计拉力增大(即实际压力减小),拉力传感器示数变小,也就是滑动摩擦力减小。又因为整个实验中,铁块与小车接触面的粗糙程度始终不变(题目说每个面粗糙程度相同,且实验中接触面不变),所以可以得出结论:在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越小,滑动摩擦力越小。
(4)控制压力、接触面粗糙程度不变,改变接触面积。操作:将铁块不同面(长/宽/高对应面)朝下,放同一平板小车,用相同方式拉小车,比较拉力传感器示数。
(5)[1][2]拉力传感器测的是铁块与小车之间的摩擦力,与“水平面(小车与地面)的光滑程度”无关。故小轩说法不合理,理由:实验中拉力传感器示数反映的是铁块与小车间的摩擦,水平面光滑不影响该摩擦力,因此不影响示数。
三、探究“二力平衡的条件”实验
21.(25-26下·辽宁盘锦双台子区第一中学·)某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小组同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,说明相互平衡的两个力大小________,方向相反。细心的小明在实验时发现,若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态,经过讨论,同学们发现产生这一现象的原因是木块受到了摩擦力的作用,这时木块在水平方向受到的力________(选填“平衡”或“不平衡”);
(2)实验小组决定改进实验设计,小明同学设计了如图乙所示实验装置,这个装置相比甲图实验装置的优点是________;
(3)经过讨论,又设计出了如图丙所示装置,要求卡片________(选填“弹性要好”或“质量要小”)。在图丙装置左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在________;
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图丙所示装置进行实验,下一步的操作是________(选填“剪开左侧绳子”、“剪开右侧绳子”或“剪开卡片”)。
【答案】(1) 相等 平衡
(2)减小摩擦力对实验的影响
(3) 质量要小 同一直线上
(4)剪开卡片
【详解】(1)[1][2]木块保持静止,处于平衡状态,受到平衡力作用,所以相互平衡的两个力大小相等;当左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态,说明木块处于平衡状态,那么在水平方向受到的力是平衡的。
(2)图乙装置中用滚动的小车代替图甲中静止的木块,是用滚动摩擦代替滑动摩擦,能够减小摩擦力对实验的影响。
(3)[1][2]为了减小卡片自身重力对实验的影响,应选择质量要小的卡片;将小卡片转动一小角度,两个力不在同一直线上,松手后小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。
(4)要探究“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,就需要把卡片从中间剪开,使它变成两个物体,观察两个小卡片的运动情况,所以下一步的操作是剪开卡片。
四、探究同一直线上二力合成的实验
22.某同学在探究同一直线上二力合成的实验中,把一根轻质弹簧的一端固定在O点,另一端用尼龙细线固定在弹簧测力计的挂钩上,每次实验时,他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图(a)、(b)、(c)所示:
(1)在(a)(b)和(c)三次实验中,都将弹簧拉伸到OB,目的是使每次实验中力产生的__________相同。
(2)通过比较(a)和(b)两次实验,可知同一直线上方向相同两个力的合力大小等于这两个力大小之__________,方向跟这两个力方向__________。
(3)通过比较(a)和(c)两次实验,可知同一直线上方向相反两个力的合力等于这两个力大小之__________,方向跟__________(选填“较大”或“较小”)的那个力的方向相同。
【答案】(1)作用效果
(2) 和 相同
(3) 差 较大
【详解】(1)每次均将弹簧右端拉伸到OB,弹簧伸长的长度相同,这样做的目的是控制力的作用效果相同。
(2)[1][2]比较(a)和(b)两次实验可知,(b)中两个力的作用效果与(a)中一个力的作用效果相同,说明相当于的合力,即,故可得出结论:同一直线上方向相同两个力的合力大小等于这两个力大小之和,方向跟这两个力方向相同。
(3)[1][2]比较(a)和(c)两次实验可知,(c)中两个力的作用效果与(a)中一个力的作用效果相同,说明相当于的合力,即,故可得出结论:同一直线上方向相反两个力的合力等于这两个力大小之差,方向跟较大的那个力的方向相同。
五.探究影响压力作用效果的因素实验
23.探究影响压力作用效果的因素实验:
实验装置
实验方法
(1)转换法:用______________来反映压力的作用效果
控制变量法:压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关,在探究压力作用效果与压力的关系时,必须保持_________不变,改变_________的大小;在探究压力作用效果与受力面积的关系时,必须保持_________不变,改变_________的大小
实验过程与现象分析
(2)如图甲、乙所示,在受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越_________(选填“明显”或“不明显”),说明压力作用效果与_________有关
(3)如图乙、丙所示,在压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越_________(选填“明显”或“不明显”),说明压力作用效果与_________有关
(4)结论:压力的作用效果与_________和_________有关
交流与评估
(5)实验中,将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁A所示,发现切开后的两块砖对海绵的压力作用效果相同,由此得出结论“压力的作用效果与受力面积无关”,此结论是错误的,实验中存在的问题是没有控制_______大小相同
将图丙中所用的小桌和砝码放在木板上,如图丁B所示,则木板受到的压强_________(选填“大于”“小于”或“等于”)图丙中海绵受到的压强
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 受力面积 压力 压力/压力大小/压力的大小 受力面积
(2) 明显 压力/压力大小/压力的大小
(3) 明显 受力面积
(4) 压力的大小 受力面积
(5)压力
(6)等于
【详解】(1)[1][2][3][4][5]用海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,属于转换法;探究压力作用效果与压力的关系时:保持受力面积不变,改变压力的大小;探究压力作用效果与受力面积的关系时:保持压力不变,改变受力面积的大小;
(2)[1][2]受力面积相同,压力越大,海绵凹陷越深,说明压力作用效果与压力大小有关;
(3)[1][2]压力相同,受力面积越小,海绵凹陷越深,说明压力作用效果与受力面积大小有关;
(4)[1][2]压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关;
(5)[1]实验中没有控制压力大小相同(竖直切开砖块后,两块砖的压力和受力面积同时减小,压强不变,不能得出 “与受力面积无关”的结论);
[2]压力和受力面积都相同,根据 ,压强大小只与压力和受力面积有关,与接触面材料无关,因此压强大小相等。
六.探究“液体压强与哪些因素有关”的实验
24.(2025·山东省德州市·)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。
25.(2025·黑龙江省大庆市·)小庆所在的实验小组设计了如图甲所示的实验装置,在长方体容器中用隔板分成不相通的左右两部分,隔板上有一小圆孔用薄橡皮膜封闭,薄橡皮膜左右两侧压强不同时,形状发生改变。将装置放在水平桌面上,利用此装置来探究液体的压强与哪些因素有关,并制作液体密度计。
(一)探究液体的压强与哪些因素有关
(1)如图乙所示,在隔板左右两侧加入不同深度的水,左侧水面到薄橡皮膜中心的深度为,右侧水面到薄橡皮膜中心的深度为,发现薄橡皮膜向右凸起,则薄橡皮膜左右两侧等高处、两点的压强______(选填“”“”或“”),说明同种液体,随液体深度的______(选填“增加”或“减少”),压强随之变大;
(2)将图乙容器中的水倒出并擦干,在隔板左侧加入水,右侧加入相同深度的盐水,发现薄橡皮膜向______(选填“左”或“右”)凸起,如果要使薄橡皮膜恢复原状,需______(选填“增加”或“减少”)盐水的深度。分析得出,在同一深度,密度越大,液体的压强越大;
(二)制作液体密度计
(3)向图甲容器隔板左侧加入水,量出水面到薄橡皮膜中心的深度为12cm,向隔板右侧加入酱油,直至薄橡皮膜恢复原状为止,量出酱油液面到薄橡皮膜中心的深度为10cm,则酱油的密度为______()。已知符合国家标准酱油的密度范围是,该酱油______(选填“符合”或“不符合”)国家标准;
(4)小庆想要直接测量多种液体的密度,将该装置做如下设计,在右侧容器壁距离薄橡皮膜中心点高度为处做一标记,如图丙所示。每次在隔板右侧加入待测液体至标记处,左侧加水至薄橡皮膜恢复原状,测出水面至薄橡皮膜中心的深度为,则待测液体密度表达式______(用、和表示),利用该原理在左侧容器壁标刻出均匀的刻度,即可直接读出待测液体密度。
【答案】(1) > 增加
(2) 左 减少
(3) 1.2 符合
(4)
【详解】(1)[1][2]如图乙所示,橡皮膜左侧水的深度较大,薄橡皮膜向右凸起,说明左侧水对橡皮膜产生的压强较大,所以薄橡皮膜左右两侧等高处、两点的压强大于,说明同种液体,随液体深度的增加,压强随之变大。
(2)[1]在隔板左侧加入水,右侧加入相同深度的盐水,深度相同,由于盐水的密度大于水,根据,盐水对橡皮膜产生的压强较大,所以薄橡皮膜向左凸起。
[2]如果要使薄橡皮膜恢复原状,可以减小盐水对橡皮膜产生的压强,根据,可以减少盐水的深度。
(3)[1][2]向隔板右侧加入酱油后,薄橡皮膜恢复原状,则水和酱油对橡皮膜产生的压强相等,根据则有
解得酱油的密度
已知符合国家标准酱油的密度范围是,所以该酱油符合国家标准。
(4)每次在隔板右侧加入待测液体至标记处,左侧加水至薄橡皮膜恢复原状,此时待测液体和水对橡皮膜产生的压强相等,根据则有,解得则待测液体密度。
26. 小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图1所示;
(1)如图1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性_______(选填“良好”或“差”),如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头_______(选填“A”或“B”)面所受压强大小;
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越_______;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是_______,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是_______;
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的是深度_______cm处的压强。改变,记录和对应的,多次实验,记录数据,如表所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,可以准确反映处的液体压强大小;
实验次数
1
2
3
4
5
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差,如表,已知,则该未知液体的密度为_______。
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
10.0
11.0
15.0
【答案】(1) 良好 A
(2)大
(3) 随着H的增大,h与H的差值越来越大 由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强
(4)6.0
(5)1.5
【详解】(1)[1]用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性良好,若装置漏气,则U形管两侧的水面不会有变化。
[2]高度差的大小反映有橡皮膜一侧,即探头A面所受压强大小。
(2)U形管两侧液面高度差越大,表示液体内部压强越大;分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深压强越大。
(3)[1]还能从表1中发现数据变化规律是随着H的增大,h与H的差值越来越大。
[2]数据变化呈这种规律的原因是由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强。
(4)如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的压强为
(5)根据可得该未知液体的密度
七、制作简易活塞式抽水机
27.课外学习小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的实践活动,同学们集思广益,各显身手,下面是小组同学们交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目实施】要制作简易活塞式抽水机,需要完成以下任务。
(1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理:
取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处,这是靠___________的作用,使水升到高处的。
结合托里拆利实验,同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。理论上抽水机提升水最大高度是___________m(已知标准大气压,时,g取10N/kg;水的密度)。
(2)初步了解了活塞式抽水机的工作原理,大强设计了一个如图甲所示的抽水机,当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,会发生的现象是 ___________ ;
A.水从出水管S流出
B.圆筒内水随活塞继续上升
C.圆筒内水面开始下降
D.水保持在出水管S管口下方附近不动,既不上升也不下降
【项目改进】
(3)大强参照图乙所示的活塞式抽水机的结构,对自制抽水机进行了如下改进,如图丙所示:
①如图丙(a)所示,用洗衣液瓶盖制作活塞,并在中间放一枚钢珠做成如图乙所示的单向阀门A;
②如图丙(b)所示,用矿泉水瓶盖和一块胶皮来制作另一个阀门B;
③如图丙(c)所示,活塞向上提起时,阀门A关闭,此时阀门B下方的压强 ___________ (选填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强,阀门B下方的水推开阀门B进入圆管中。
④再向下压活塞,阀门B关闭,阀门A打开,水进入活塞上方圆筒中,活塞反复上下运动,最终成功的将水抽到高处。
【项目反思】
(4)大强和同学们发现这样一个问题,自制的活塞式抽水机在工作前,向圆管内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是 ___________ 。
(5)大强还发现每个小组制作的抽水机模型都各有特色,有的模型设计的非常精巧,有的模型运转的非常流畅,下列不能提高活塞式抽水机效率的是 ___________ 。
A.减小活塞和管壁之间的摩擦
B.减小圆管的重量
C.减小活塞的重量
提示:抽水机的效率是指抽水机在工作时,将输入的能量(抽水机消耗的总能量)转化为有用功(即把水提升一定高度克服水的重力所做的功)的比例,抽水机效率越高,说明它在工作过程中能量的利用率越高,能量损失越小。
同学们在本次实践活动中收获很大,对物理学习产生了浓厚的兴趣,同学们又走出教室开展了探讨生活中其他抽水装置原理的活动,大家感受到物理知识真的很有用。
【答案】 大气压 10.13 C 大于 见解析 B
【详解】(1)[1][2]活塞式抽水机的结构及工作原理:取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,能看到水从低处升到高处,这是靠大气压的作用,使水升到高处的。因为活塞向上拉动时,注射器内空气稀薄,气压小于外界大气压,在大气压作用下,水被压入注射器。则理论上抽水机提升水最大高度
(2 )[3]活塞上升到出水管后的现象:当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,此时圆管与出水管构成了连通器,所以圆筒内水面开始下降,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(3 )[4]活塞式抽水机的改进:活塞向上提起时,阀门A关闭,此时阀门B下方的压强大于阀门B上方的压强,因为活塞上提,圆筒内气体体积增大,压强减小,而外界大气压不变,所以在压强差作用下,阀门B下方的水推开阀门B进入圆管中。
(4 )[5]工作前向圆管内灌水的目的:自制的活塞式抽水机在工作前,向圆管内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是挤走活塞筒里的空气,使活塞上下运动时产生真空,从而形成负压,促使水被抽取出来,同时水作为润滑剂可以使活塞外筒与水封圈更好地接触,增加密封性,减少磨损和发热。
(5 )[6]根据抽水机效率的定义,减小活塞和管壁之间的摩擦,可以减少额外功,提高效率;减小活塞的重量,也能减少提升活塞所做的额外功,从而提高效率。而减小圆管的重量,对抽水机将水提升一定高度克服水的重力所做的有用功以及总能量消耗影响不大,不能提高活塞式抽水机效率,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
八、验证阿基米德原理实验
28.某班物理实验小组的同学,通过实验验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。由图甲可知,石块浸没在水中时,受到的浮力F浮=______N,排开水的重力G排=______N;
(2)发现所测的“F浮”不等于所测的“G溢”,造成这种结果的原因可能是______;
A.最初烧杯中水的液面未装至烧杯口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二,如图乙所示,小倩将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小倩逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,升降台受到的压力______(选填“增大”、“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量,从而证明了阿基米德原理;
(4)其他同学对实验提出了进一步改进措施,其中不合理的是______。
A.应该换用不同液体进行多次实验,使结论具有普遍性
B.实验中应该让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变
【答案】(1)1.1
(2)A
(3)不变
(4)B
【详解】(1)由图甲可知,石块的重力G=2.5N,石块浸没在水中时,测力计的示数为1.4N,受到的浮力F浮=G-F=2.5N-1.4N=1.IN 空桶的重力G桶= 1.2N,空桶和排出的水总重G总=2.2N,排开水的重力G排=G总-G桶=2.2N-1.2N=IN
(2)A.实验过程中,测量出的溢出的水的重力比浮力小,可能是石块浸没过程中排开的水没有完全溢出来,即最初烧杯中水的液面未装至烧杯口,实验时溢出的水的重力偏小;故A符合题意;
B、本实验中,受到的浮力和排出水的重力都是根据测力计示数差来求的,故整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零对实验没有影响;故B不符合题意。
故选A。
(3)升降台受到的压力F等于剩余的水的重力G剩、重物重力G重物溢水杯重力G杯与弹簧测力计A的拉力F拉的合力,即F=G剩+G杯+G重物-F拉
即F=G剩+G杯+F浮
根据阿基米德原理可知G排=F浮,即F= G剩+G杯+G排= G水+G杯,所以升降台受到的压力一直等于水的总重力与溢水杯重力之和,故升降台受到的压力不变,
(4)上述实验只进行了一次实验,得到的实验结论具有偶然性,为了能够得到普遍规律,需要更换不同液体、不同物块进行多次实验,故A合理,B不合理,
故选B。
九、探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验
29.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关。
(1)如图甲所示,用手把密封的空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深(未浸没),手会感到越吃力。这个事实可以验证猜想3是________(选填“正确”或“错误”)的。
(2)为了验证猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得其重力分别为4N、4.5N和5N然后进行如图乙所示的实验。
①在序号为a的实验中物体所受的浮力为________N。
②比较序号为a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力________(选填“有关”或“无关”)。
③比较序号为________的三次实验可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。进一步分析可知:其他条件相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越________。
【答案】(1)正确
(2)1 无关 a、d、e 大
【详解】(1)用手把密封的空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,即排开水的体积越大,手会感到越吃力,说明饮料罐受到的浮力越大,这个事实可以支持“浮力的大小可能与排开液体的体积有关”,即验证猜想3是正确的;
(2)[1]根据称重法,在序号a的实验中物体所受的浮力为F浮=G-F=4N-3N=1N
[2]比较序号a、b、c的三次实验可知,三个物体的体积相同,排开水的体积相同,而三个物体的重力不同,由称重法可知,三个物体受到的浮力相同,因此可得出:浮力的大小与物体的重力无关。
[3]探究浮力大小与液体密度有关,要控制物体排开液体的体积相同,液体密度不同,比较a、d、e的三次实验,由称重法可知,物体受到的浮力大小不同,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关;
[4]进一步分析可知,排开液体的体积相同,而盐水的密度大于水的密度,水的密度大于酒精的密度,由称重法,在盐水中受到的浮力最大,故得出液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
十、测液体和固体密度
30.海南五月荔枝红,小海发现“妃子笑”和“荔枝王”两个品种的荔枝在水中都有下沉的现象。这两个品种荔枝的密度一样大吗?他设计方案测量两个品种的荔枝密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码调到零刻线处,发现指针偏转情况如图甲所示,应向___________(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡;
(2)用天平和量筒分别测量同一颗“妃子笑”的质量和体积,如图乙和图丙所示。请在表中完成实验数据的记录;
品种
质量
体积
密度
妃子笑
①___________
②___________
③___________
(3)小海接着测一颗“荔枝王”的密度,但该荔枝体积过大,无法放入量筒。现有电子秤、溢水杯、烧杯和足够多的水(已知水的密度为),如图丁所示。请帮小海设计测量该荔枝密度的简要实验方案,并写出该荔枝密度的表达式(用相应的物理量符号表示)___________。
【答案】 左 22 20 1.1 见解析
【来源】2025年海南省中考物理试题
【详解】[1]天平调平的原则是 “左偏右调,右偏左调”。由图甲可知,指针偏向右侧,说明右侧较重,因此应向左调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡。
[2]由图乙可知,砝码质量为20g,游码示数(注意游码读左侧对应的刻度)为2g,因此荔枝的质量
[3]由图丙可知,水的体积为40mL,水和荔枝的总体积为60mL,因此荔枝的体积
[4]荔枝的密度
[5]由于 “荔枝王” 体积过大无法放入量筒,需用溢水杯和水间接测量其体积(排开水的体积等于荔枝的体积)。实验方案如下:
① 用电子秤测出 “荔枝王” 的质量和空烧杯的质量;
② 将溢水杯装满水,把 “荔枝王” 放入溢水杯中,用烧杯收集溢出的水;
③ 用电子秤测出烧杯和溢出水的总质量,则溢出水的质量为
④ 由可得,溢出水的体积,即荔枝的体积
⑤ 因此,“荔枝王” 的密度
31.物理课外实践小组在制作面皮活动中,需要用面粉和水调制出最佳密度为1.1~1.2的面浆水,如图甲所示。为了检验调制的面浆水是否合格,进行了如下实验。
(1)将托盘天平放在水平工作台上,游码移至标尺左端的______处,发现指针左右摆动情况如图乙所示,接下来的操作是______,使横梁水平平衡;
(2)如图丙,测出面浆水和烧杯的总质量;将烧杯中适量的面浆水倒入量筒中,如图丁,量筒中面浆水的体积为______;如图戊,再测出剩余面浆水和烧杯的质量。根据测量数据可知倒出的面浆水的质量为______,面浆水的密度为______;
(3)根据上述结果,为了得到最佳密度的面浆水,需要向面浆水中加适量的______;
(4)为了减小测量误差,将烧杯中的面浆水倒入量筒的过程中需要注意_________。(写出一条即可)
【答案】(1) 零刻线 向左调节平衡螺母
(2) 40 52 1.3
(3)水
(4)见解析
【详解】(1)[1][2]天平在使用前,应先放置在水平台上,且将游码移至左侧零刻线处,乙图中指针向右偏幅度大,说明天平右端沉,应将平衡螺母向左调节至横梁在水平位置平衡。
(2)[1]丁图中量筒的读数,即面浆水的体积为
[2]据丙、戊两图可知,倒出的面浆水的质量为
[3]面浆水的密度为
(3)根据上述分析可知,目前面浆水的密度过大,即面含量较多,为了得到最佳密度的面浆水,需要向面浆水中加适量的水。
(4)将烧杯中的面浆水倒入量筒的过程中避免面浆水溅到量筒壁上,导致测量的体积出现误差。
32.(2025·四川省遂宁市·)小明学习密度知识时,发现课本密度表中没有酱油的密度,于是利用家庭实验室的器材进行测量。
器材:烧杯、托盘天平和量筒。
步骤:(1)将装有酱油的烧杯放在已调好的天平左盘里,用镊子在右盘里加(或减)砝码,并调节游码在标尺上的位置使天平再次平衡,盘里的砝码和游码位置如图甲所示,此时烧杯和酱油的总质量为______g;
(2)将烧杯中的部分酱油倒入量筒中,测得体积为40mL;
(3)测量烧杯和剩余酱油的总质量为39.4g:;
(4)计算出酱油的密度为______;
(5)整理器材时,他发现量筒侧壁沾有少许酱油,于是推断出测量结果比真实值偏______;
(6)他想重新测量时,不小心损坏了量筒。经过思考,他想出了另一种测量酱油密度的方法。
①在两个相同烧杯的同一高度作标记线,如图乙所示;
②测出一个空烧杯的质量为20g;
③分别将水和酱油倒入两个烧杯,液面均到达标记位置,如图丙所示;
④测出装水烧杯的总质量为100g,装酱油烧杯的总质量为114.4g;
⑤计算出酱油的密度为______。()
【答案】 87.4 1.2 大 1.18
【详解】[1]天平读数时,物体质量等于砝码质量加上游码对应的刻度值。由图甲可知,砝码质量为
标尺分度值为0.2g,游码对应的刻度值为2.4g,所以此时烧杯和酱油的总质量为
[2]倒入量筒中酱油的质量
已知量筒中酱油的体积
酱油的密度
[3]量筒侧壁沾有少许酱油,导致测量的酱油体积偏小,根据密度公式,质量测量准确,体积偏小,密度会偏大。
[4]水的质量
水的体积
因为酱油和水的体积相等,酱油的质量
酱油的密度
33.(2025·四川省自贡市·)航空航天科研团队成功研制出新型铌合金材料。
(1)某校研究小组获得一小块此材料,设计以下探究方案测量其密度:
如图甲,将铌合金材料切割成正方体形状,用刻度尺测出边长是__________cm;如图乙,用天平称量其质量是__________g,根据数据计算出密度是8.6×103kg/m3。
(2)小敏发现铌合金块形状不规则,怀疑体积测量不准确,于是设计了新方案:
①如图丙,在水平放置的电子秤上放一装有适量水的容器,记下此时水的质量;
②如图丁,将铌合金块轻放入水中,待水位稳定后,做好标记B,记下此时水和铌合金块的总质量;
③如图戊,取出铌合金块,在容器内注入水,直到水位达到__________处,记下此时水的质量,则铌合金块的体积是__________;
④算出铌合金块的密度是__________(保留小数点后一位)。
【答案】(1) 2.00 68.8
(2) B 7.8
【详解】(1)[1]由图甲可知刻度尺的分度值为0.1cm,物体左端与零刻度线对齐,右端与2.00 cm对齐,则物体的边长为
[2]由图乙可知,天平标尺上的分度值为0.2g,游码对应的刻度为3.8g,则物体的质量为
(2)[1][2]图戊中,取出铌合金块,在容器内注入水,直到水位达到标记的B处,则加入水的质量为
金属块完全浸没,则金属块的体积与排水的体积相等,即
[3]金属块密度为
34.(2025·山东省滨州市·)小滨用托盘天平和量筒测量蜡块的密度。
(1)实验前,小滨先将天平置于水平桌面上,把游码移到标尺左端的__________处,发现指针如图甲所示,他应将平衡螺母向__________移动,直至天平横梁水平平衡。
(2)天平平衡后,小滨把蜡块放在左盘中,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示时,横梁恢复水平平衡,则蜡块的质量为__________g。
(3)由于蜡块形状不规则,小滨进行了如图丙所示的操作:
①向量筒内倒入适量的淡盐水,记下淡盐水的体积为30mL;
②将蜡块轻轻放入量筒中,蜡块漂浮在液面上稳定时,液面上升至40mL;
③再用细钢针将蜡块压入淡盐水中使之浸没,此时液面上升至42mL。
由此可知:蜡块的体积为__________cm3,蜡块的密度为__________g/cm3。
(4)根据以上实验数据,还能算出淡盐水的密度是__________kg/m3。
【答案】(1) 零刻度线 右
(2)10.8
(3) 12 0.9
(4)1080/1.08×103
【详解】(1)[1]使用天平前,游码要移到标尺左端的零刻度线处。
[2]指针偏向零刻度线右侧,说明左盘重,应将平衡螺母向右移动,使天平横梁水平平衡。
(2)蜡块的质量等于砝码质量加上游码对应的刻度值,由图乙知,砝码质量为10g,标尺的分度值为0.2g,因此游码读数为0.8g,故蜡块的质量m=10g+0.8g=10.8g
(3)[1]初始淡盐水的体积V1=30mL,用细钢针将蜡块压入淡盐水中使之浸没后,此时淡盐水的体积V3=42mL,由于石蜡排开水的体积即为石蜡体积,故石蜡的体积V=V3−V1=42mL−30mL=12mL=12cm3
[2]蜡块的密度
(4)蜡块漂浮在液面上稳定时,石蜡排开淡盐水的体积V2=30mL,故V排=V2−V1=40mL−30mL=10mL=1×10-5m3
且此时蜡块所受浮力与重力是一对平衡力,故有F浮=G,又因为石蜡重力G=mg=10.8×10-3kg×10N/kg=0.108N
又因为F浮=ρ盐水gV排,故
35.(2025·四川省攀枝花市·)苴却砚主要产于攀枝花市仁和区,是中国名砚之一。同学们在参观了中国苴却砚博物馆后,了解到苴却石石质致密细腻、莹洁滋润,特别适合雕刻做砚。小明和小江同学想测出苴却石的密度,已有的实验器材为:小苴却石块、大烧杯、足量的水、细线(不计体积和质量)。
(1)小明同学找到了一台电子台秤(放于水平桌面上并已调零),利用已有的实验器材,设计了如下的实验方案:
①将苴却石块放于台秤上,读出台秤的示数;
②将烧杯放于台秤上,并在烧杯中加入适量的水,读出台秤的示数;
③用细线将苴却石块捆牢,再用手提着细线将苴却石块浸没并悬停于水中,读出台秤的示数;
④若水的密度为,则小明测得的苴却石密度可表示为______(用题中给定的物理量字母表示)。
(2)小江同学未找到电子台秤,但找到了一个弹簧测力计(已竖直调零),利用已有的实验器材,也测出了苴却石的密度。请将他的实验方案补充完整。
①用细线将苴却石块捆牢,再用弹簧测力计勾住细线将苴却石块竖直吊起,静止后读出弹簧测力计的示数;
②在烧杯中加入适量的水,____________;
③若水的密度为,则小江测得的苴却石密度可表示为______(用题中给定及自己设定的物理量字母表示)。
【答案】(1)
(2) 用弹簧测力计提着苴却石块浸没并悬停于水中,读出测力计的示数
【详解】(1)分析题可得,③中,苴却石块给水一个向下的压力,所以台秤示数增大,同时水会给苴却石块一个向上的浮力,由于物体间力的作用是相互的,所以苴却石块给水的压力等于水给苴却石块向上的浮力,即苴却石块浸没时受到的浮力
根据阿基米德原理可得,石块排开水的体积
石块浸没时,
石块的密度
(2)[1]①用细线将苴却石块捆牢,再用弹簧测力计勾住细线将苴却石块竖直吊起,静止后读出弹簧测力计的示数,即为苴却石块的重力;
②在烧杯中加入适量的水,用弹簧测力计提着苴却石块浸没并悬停于水中,读出弹簧测力计的示数 。
[2]根据可得,苴却石块的质量
由称重法可得,苴却石块受到的浮力,由阿基米德原理可得,苴却石块浸没时
因为苴却石块浸没,所以
苴却石块的密度
36.小东想知道家中酱油的密度,于是他采用下列方式进行测量。
经思考,小东想到用浮力相关知识也能粗略测出酱油密度,于是他找来图丁、戊、己中的实验器材,进行测量,步骤如下:
①用细线系住物体,如图丁,用弹簧测力计测出该物体受到的重力G为3N,并记录;
②将物体浸没在水中,如图戊,弹簧测力计示数F1为2N,并记录;
③再将该物体取出擦干后浸没在酱油中,如图己,弹簧测力计示数为F2,并记录;
④利用上述测量出的物理量和已知量,可以计算该物体浸没在水中时所受浮力为______N;酱油的密度ρ酱油=______(用ρ水、G、F1、F2表示)。
【答案】 1
【详解】[1]根据称重法可知,物体浸没在水中时所受浮力F浮水=G-F=3N-2N=1N
[2]由F浮=ρ液V排g可得,物体排开水的体积,即物体的体积
再将该物体取出擦干后浸没在酱油中,如图己,弹簧测力计示数为F2,则该物体在酱油中受到的浮力F浮酱油=G-F2
因为物体在酱油中和在水中都是全部浸没,所以V排酱油=V排水=V
由F浮酱油=ρ酱油V排酱油g可得,酱油的密度表达式
37.“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,同学们需要用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作一个简易密度计。
(1)将制作完成的密度计放入液体中,使其处于竖直_________状态,根据_________原理可知,此时密度计所受浮力等于所受重力。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为1.1g/cm3、1.2g/cm3的食盐水中,待密度计稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度C处应标示的密度值为__________g/cm3。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,请你提出一条合理的改进措施:__________。
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1__________F2(选填“<”“=”或“>”),忽略细铜丝的体积,盐水的密度=__________(用、H、h表示)。
(4)其他小组制作了A、B两个简易密度计(如图丁):分别放入水中时,水面恰好与A密度计最上面刻度线齐平,与B密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用__________密度计(选填“A”或“B”)。
【答案】(1) 漂浮 二力平衡
(2) 1.2 见解析
(3) =
(4)B
【详解】(1)[1]密度计的工作状态是竖直漂浮在液体中,只有漂浮时才能利用浮力与重力的关系测量密度。
[2]当物体漂浮时,根据二力平衡原理,物体所受浮力与重力大小相等、方向相反,因此浮力等于重力。
(2)[1]密度计的刻度特点是 “下密上疏、下大上小”,液体密度越小,密度计浸入液体的体积越大,刻度越靠上。已知刻度对应水和浓度更高的食盐水,因此最下方的刻度C对应密度为1.2g/cm3的食盐水。
[2]相邻刻度间距小,是因为吸管横截面积大,相同密度变化对应的浸入深度变化小。可以换用更细的吸管,可增大相同密度变化对应的深度变化,从而提高测量精度。
(3)[1]密度计在水和盐水中均处于漂浮状态,而漂浮时浮力始终等于物体自身的重力(密度计重力不变),因此 。
[2] 设吸管的横截面积为S ,则密度计浸入 水中的体积为 ,在水中受到的浮力; 浸入盐水中的体积 ,在盐水受到的浮力 。 结合可解得,盐水密度为 。
(4)测量密度小于水的液体时,密度计浸入液体的体积会大于在水中的浸入体积。 A 密度计:水面与最上面刻度齐平,测量更小密度的液体时,浸入体积增大,超出A密度计量程; B 密度计:水面与最下面刻度齐平,测量更小密度的液体时,浸入体积增大,在量程以内。 因此应选用B密度计。
十一、探究杠杆的平衡条件实验
38.小明用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,用到的器材有铁架台、刻度均匀的杠杆、若干重力均为0.5N的钩码、弹簧测力计等。
(1)如图甲所示,实验时应将杠杆两端的平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆保持水平并静止,达到平衡状态。
(2)小明调平杠杆后,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设左侧钩码对杠杆施的力为动力,右侧钩码对杠杆施的力为阻力;不断移动钩码位置并改变钩码数量,均使杠杆重新在水平位置平衡。杠杆平衡时的部分数据已填入下表中,其中图乙是第4次杠杆平衡时的情景,此时的阻力为__________N。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1.0
0.20
2.0
0.10
2
2.0
0.15
2.0
0.15
3
2.0
0.15
1.5
0.20
4
1.5
0.10
0.15
(3)小明与小红对实验过程进行交流,产生了一个新的问题:若支点不在杠杆的中点,并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力,会出现什么现象?他们共同进行了图丙所示的探究。
①请画出图丙中的动力臂______。
②多次改变拉力的作用点,发现杠杆平衡时,总是大于,其原因是____________。
【拓展】
(4)杆秤是我国古老的衡量工具,现今人们仍然在使用,它由带有刻度的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丁所示,该杆秤有两个提纽(分别固定于B、C两点),已知,,利用提纽1时,D处刻度值为5kg,则利用提纽2时,D处对应的刻度值为_______kg(秤杆、秤钩和提纽的质量均忽略不计)。
【答案】(1)右
(2)1.0
(3) 支点不在中点,杠杆平衡时,由于杠杆自身重力的影响,大于(合理即可)
(4)1.5
【详解】(1)如图甲所示,杠杆左低右高,表明左边要重一些,可将左端的平衡螺母向右调节,直至杠杆保持水平平衡。
(2)如图乙所示,每个钩码重力均为,杠杆左侧钩码总重力为,设每一格长为,由杠杆平衡条件可得,解得。
(3)[1]由于杠杆的力臂为支点到力的距离,所以过点向作垂线,垂线段为力的动力臂,如下图所示:
[2]观察丙图可知,由于支点不在中点,在杠杆自身重力的影响下,杠杆在水平平衡时,大于。
(4)设,由得,;由且,得,。 使用提纽1(支点为),杠杆平衡得:,代入,解得。 使用提纽2(支点为),杠杆平衡得:,代入数据解得。
39.某小组在参观古代科技展时,看到一汲水装置——辘轳,如图甲所示。讲解员介绍:辘轳是古人利用他们的智慧发明创造的工具,解决了提水费力问题。它是主要由大轮和小轮组成的轮轴装置。使用它能够实现“四两拨千斤”。辘轳静止时满足杠杆的平衡条件。
【质疑与验证】
(1)某同学质疑辘轳静止时满足杠杆的平衡条件,该同学自制了一部分器材,进行验证。
(2)该同学先在质量分布均匀的圆形薄硬板上画一条直径MN,并标出圆心O和均匀的刻度,再以O为圆心过MN上的L点画一个圆。接下来,在圆心处挖一个洞,然后将圆板安装在铁架台上固定的光滑转轴上,转轴水平且与圆板平面垂直,如图乙所示。
(3)将一组钩码(钩码重均为0.5 N)通过细线悬挂在L点,另一组钩码悬挂在N点。调整右侧钩码个数直至MN处于水平且静止,如图丙所示。规定能使圆板顺(逆)时针转动的力为动(阻)力。由图丙中的信息得到:动力×动力臂________阻力×阻力臂。
(4)多次调整力和力臂,反复进行实验,记下每一次MN水平且静止时的数据。
(5)处理数据后,发现每次圆板静止时都满足杠杆的平衡条件。
(6)实验中,每次均使MN在水平位置静止,MN应与悬挂钩码的细线________(选填“垂直”或“平行”);目的是便于测量________。
【反思】
(7)古人之所以把井绳缠在小轮上,是因为这样做可以________力。
(8)制造辘轳时,把小轮和大轮半径之比变________可以达到更省力的目的。(不计机械自重和轴的摩擦)
【发现与探索】
(9)该同学想起辘轳的大轮上不止一个手柄,两名同学可以一起提水,于是继续探究两个动力作用下杠杆的平衡条件。
多次实验,数据表格如下:
数据序号
动力
动力臂
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
0.4
1.5
0.2
2.5
0.2
2
0.5
0.4
1.0
0.3
2.5
0.2
3
1.0
0.3
1.0
0.2
2.5
0.2
分析表中数据,得出结论:________。(用表中字母表示)
【答案】 =/等于 垂直 力臂 省 小
【来源】2025年辽宁省初中学业水平考试物理试题
【详解】[1]动力×动力臂与阻力×阻力臂的关系由图丙可知,悬挂在L点的钩码的总重力为阻力(使圆板逆时针转动),每个钩码重 0.5N,L点悬挂4个钩码,则阻力
阻力臂为L点到圆心O的距离,设为,悬挂在N点的钩码的总重力为动力(使圆板顺时针转动),N点悬挂2个钩码,则动力
动力臂为N点到圆心O的距离,设为,且由图可知
由上可知动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。
[2][3]当MN水平且与细线垂直时,细线的方向竖直向下,此时力臂恰好是MN上的刻度长度(即力的作用点到圆心的水平距离),目的是便于测量力臂。
[4]辘轳的大轮为动力轮(动力作用在大轮边缘),小轮为阻力轮(阻力为水和桶的重力,作用在小轮边缘)。R为大轮半径,r为小轮半径,根据杠杆平衡条件
因为R>r,则,所以省力。
[5]根据杠杆平衡条件可得
在阻力和大轮半径不变时,小轮半径越小,动力越小。因此小轮和大轮半径之比变小,可更省力。
[6]两个动力作用下杠杆的平衡条件分析表格数据:
序号1:
序号2:
序号3:
综上可得出结论
40.(2025·山东省济宁市·)生活中,经常会看到:三位小朋友一起玩跷跷板时,跷跷板也能平衡,如图甲所示。小明利用实验器材,按图乙所示的方法,探究杠杆受三个力作用时的平衡条件,收集的实验数据如下表所示。
实验次数
左侧
右侧
力臂
力臂
力臂
2.5
(1)分析表中数据,得出杠杆受三个力作用时的平衡条件∶________(用F1、l1、F2、l2、F3、l3表示)。
(2)请在图中的合适位置画出一组(3个)钩码,使杠杆在水平位置平衡_______。
【答案】(1)F1l1=F2l2+F3l3
(2)
【来源】2025年山东省济宁市中考物理试题
【详解】(1)杠杆平衡的本质是“动力×动力臂”与“阻力×阻力臂”的大小关系,当杠杆受三个力作用,令F1在左侧作为动力,F2、F3在右侧均作为阻力。分析数据,易知左侧的“F1l1”与右侧两个阻力的“F2l2”和“F3l3” 之和相等,此时杠杆平衡,因此平衡条件为F1l1=F2l2+F3l3
(2)设每个钩码重力为G,杠杆每格长度为L。左侧4个钩码在9格处,其F1l1=4G×9L=36GL,右侧 4个钩码在3格处,其F2l2=4G×3L=12GL
需添加3个钩码(3G),设其力臂为l3,因左侧“力×力臂”大于右侧,故3个钩码应挂在右侧,满足36GL=12GL +3G×l3
解得l3 =8L,即应在右侧距离支点8格的位置画出3个钩码。如图所示:
十二、测量滑轮组的机械效率
41.(2025·四川省广安市·)小丽用图甲所示的装置,测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升的高度h/cm
绳子自由端的拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
机械效率
1
1
3
0.5
①
66.7%
2
3
5
1.4
15
71.4%
3
6
9
2.5
27
②
(1)实验时应该竖直向上______(选填“匀速”或“变速”)拉动弹簧测力计;
(2)她按照正确步骤进行了3次实验,记录数据如表格所示。第1次实验中,绳子自由端移动的距离①为______;第3次实验中,机械效率②为______;
(3)她将图甲装置改接为图乙装置,提升相同钩码,得出图乙装置更______。(选填“省力”或“费力”)
【答案】(1)匀速
(2) 9 80.0%
(3)费力
【详解】(1)在实验中,应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时处于平衡状态,受到的拉力等于测力计示数。
(2)[1]第1次实验中,根据
得到滑轮组的动滑轮绕绳子的段数
绳子自由端移动的距离s1=n1h1=3×3cm=9cm
[2]第3次实验中,机械效率
(3)承担物重的绳子段数越多,越省力,将图甲装置改接为图乙装置,提升相同钩码,滑轮组的动滑轮绕绳子的段数由3段变成2段,图乙装置更费力。
第三部分
电学实验
一、探究串、并联电路电流、电压的特点”实验
42.小强同学做“探究并联电路电流的特点”实验的电路如图所示,请你帮助他完善下列实验操作。
(1)电流表应与待测的那部分电路___________(选填“串联”或“并联”);
(2)在测量A处的电流时,发现电流表的指针反向偏转,他应该立即___________(选填“断开开关”或“更换电流表”)。然后改变连线方式,使电流从电流表的___________接线柱流入(选填“正”或“负”);
(3)测出A、B、C三处电流大小后,他应该___________(选填“改变开关的位置”或“更换规格不同的灯泡”),多次实验得出结论。
【答案】(1)串联
(2) 断开开关 正
(3)更换规格不同的灯泡
【详解】(1)由于电流表电阻非常小,可以忽略不计,相当于一根导线,所以要与被测对象串联,故电流表要与待测的那部分电路串联。
(2)[1][2]有电流通过电流表,电流表指针反向偏转,是因为正负接线柱接反,为保护电路,应立即断开开关。然后改变连线方式,让电流从电流表的正接线柱流入,保证指针正向偏转。
(3)为使实验结论具有普遍性,避免偶然性,测出一组数据后,应更换规格不同的灯泡,多次实验。
43.(2025·吉林省长春市·)在“探究串联电路中各处电流的关系”的实验中:
数据序号
点电流
点电流
点电流
1
0.30
0.30
2
0.28
0.28
0.28
3
0.22
0.22
0.22
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的实物图连接完整,使电流表测量点的电流。
(2)连接电路时开关应___________。正确连接电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,为___________A,继续测量、两点的电流,填入表格中。
(3)换用不同规格的灯泡,再测出两组实验数据,并填在表格中。请指出表格设计的不足之处:___________。
(4)完善表格后,分析实验数据,得出结论:在串联电路中电流处处___________。
【答案】(1)
(2) 断开 0.3
(3)电流的测量值没有单位
(4)相等
【详解】(1)由图甲可知电路为串联电路,电流表测量点的电流,则应将电流表接电源负极,两个灯泡串联,连接如下图所示:
(2)[1]为了保护电路,连接电路时开关应处于断开状态。
[2]由图丙可知电流表接小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
(3)表格中电流没有单位,即表格设计的不足之处为:电流的测量值没有单位。
(4)由表格数据可知,串联电路中各点的电流相等,故可得出结论:在串联电路中电流处处相等。
44.(2025·四川省资阳市·)为了“探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”,某实验小组准备了如下实验器材:
A.蓄电池组一个(电压为6V)
B.小灯泡两类规格(额定电压分别为3.8V,3V)各若干个
C.电压表三个(量程0-3V,0-15V)
D.开关一个,导线若干
(1)通过讨论,实验小组设计了如图甲所示的电路图,均选用额定电压为3V的小灯泡,由于实验前未明确两端的电压大小,故电压表的量程应选______(选填“0-3V”或“0-15V”),待完成电压值的初步测量后,最终选定的量程;
(2)之后接入电压表V,完成实物连线如图乙所示,经检查有一根导线连接错误,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法_______;
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现不亮,几乎不偏转,过亮,超量程,造成这一现象的原因可能是发生了______(选填“短路”或“断路”);
(4)故障排除后,测量结果如下表所示,的读数如图丙所示,请将相应的读数填入下表
电压表
V
电压U/V
2.6
______
5.5
(5)结合上述测量结果,实验小组提出如下猜想:在实验误差允许的范围内,电源两端电压等于串联电路中用电器两端的电压之和,且用电器两端电压均分电源两端电压。你认为该猜想______(选填“可靠”或“不可靠”),理由是______。
【答案】(1)0-15V
(2)
(3)短路
(4)2.7
(5) 不可靠 见解析
【详解】(1)实验前未明确两端的电压大小,故确定电压表的量程,应采用大量程试触法决定量程,故选用0-15V。
(2)如图乙所示,电压表并联在小灯泡两端,电压表V测量两个灯泡两端的总电压,故电压表V需要并联在两个小灯泡的两端,故如图所示:
(3)两个灯泡串联,闭合开关S,发现L1不亮,V1几乎不偏转,L2过亮,V2超量程,若灯泡L1断路,则两个灯泡都不亮,与题意不符,若灯泡L1短路,L2过亮,V2超量程,L1不亮,V1几乎不偏转,与题意相符。
(4)的读数如图丙所示,选择小量程,分度值为0.1V,读数为2.7V。
(5)[1][2]结合上述测量结果,结论是不可靠的,仅仅做了一次实验,实验次数太少。而且实验中使用了规格相同的灯泡进行实验,结论具有偶然性,不具有普遍性。
二、测电阻的实验
45.(2025·四川省攀枝花市·)在做“伏安法测电阻”的实验中,小林设计并连接了如图甲所示的部分电路。
(1)请用笔画线补齐图中缺失的一根导线,使电路连接完整(要求:导线不可交叉),并标出电池的“+”极。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最______(选填“左”或“右”)端。此时,滑动变阻器的作用是___________。
(3)在实验过程中,电压表指针猛然偏向表盘最右侧,电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障,则发生的故障可能是定值电阻______(选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小林继续进行实验,某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示时,则该次测得未知电阻的阻值为______。
(5)为了减小实验误差,应调节______,改变电压表、电流表的示数,记录多组电压、电流值,并算出相应的电阻值,取这些阻值的平均值记为电阻的阻值。
(6)小林对实验进一步拓展,在缺少电流表的情况下,设计了如图丙所示的实验电路来测量未知电阻的阻值,已知滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且恒定不变。实验步骤如下:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
②再将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式:______(用、、表示)。
【答案】(1)/
(2) 右 保护电路
(3)断路
(4)10
(5)滑动变阻器的滑片
(6)
【详解】(1)伏安法测电阻的实验中,需要将电源、未知电阻、滑动变阻器、电流表和开关串联,电压表并联在未知电阻两端,由图可知,现缺少一根导线,可以将滑动变阻器的一个下接线柱与定值电阻的右端相连,或者将电压表的正接线柱与与定值电阻的右端相连。电池的“+”极应连接到电流表的正接线柱,以保证电流从正接线柱流入,故电池的右端是正极,如图所示:
##
(2)[1]闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最右端,此时滑动变阻器接入电路的电阻最大。
[2]此时滑动变阻器的作用是保护电路,防止开关闭合时电流过大,损坏电路元件。
(3)电压表指针偏至最右侧,电流表示数几乎为0,说明电压表两接线柱到电源间是通路,但电路中无电流,因此故障为定值电阻断路。
(4)由图乙可知:电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,示数,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数,根据欧姆定律
(5)为了减小实验误差,应调节滑动变阻器的滑片,改变电压表、电流表的示数,记录多组数据,计算电阻的平均值,可以减少误差。
(6)由图可知,电路中与串联,移动滑片不改变电路的总电阻的大小,只改变电压表的测量对象,滑片在a端时,电压表测量的电压,示数为,滑片在b端时,电压表测量与的电压,示数为,即电源电压,因此,此时滑动变阻器两端电压为,电路电流
因此
46. (2025·江苏省南京市·)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。
三、探究电流与电压、电阻的关系实验
47.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。
48. (2025·山东省青岛市·)小明用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”,电源电压恒为3V。
(1)小明检查电路时,发现有一根导线连接错误,请你在图甲中将连接错误的导线画上“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路,要求:滑片P向右移动时电流表的示数变小_____;
(2)将5Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,第1次实验的电流表示数如图乙所示,为________A,调节滑片P,重复实验,记录数据填入表格丙中。分析数据得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成________。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.30
0.40
丙
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.40
0.20
0.10
丁
(3)小明继续探究“电流与电阻的关系”,将5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻分别接入电路进行实验,实验数据如图丁所示,实验中控制定值电阻两端电压为________V。分析数据得出结论:在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成________;
(4)要完成(3)中的实验,滑动变阻器的最大阻值最小为________Ω。
【答案】(1)
(2) 0.2 正比
(3) 2 反比
(4)10
【详解】(1)探究“电流与电压和电阻的关系”,定值电阻要与滑动变阻器串联,滑动变阻器要一上一下接入,电压表测定值电阻两端电压,电流表测电流,且电流表与电压表接线柱需正进负出,要求:滑片P向右移动时电流表的示数变小,即接入电阻增大,因此应接滑动变阻器左下,如图所示:
(2)[1]电流表示数如图乙所示,接小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A。
[2]根据表格丙中数据,电压与电流数据之比为定值,得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)[1]如图丁所示,实验中控制定值电阻两端电压为
[2]如图丁中数据,电阻与电流数据乘积为定值,得出结论:在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)要完成(3)中的实验,即定值电阻两端电压为2V,根据串联分压,当用20Ω的定值电阻实验时,滑动变阻器有最大阻值,电路中电流为
滑动变阻器两端的电压
滑动变阻器的阻值
三、测量小灯泡的额定功率
49.(25-26九年级下·重庆·月考)小一同学想测量小灯泡的额定功率,选取如下器材:2节新干电池,标有2.5V的小灯泡一个,4个滑动变阻器分别为(10Ω,1A)、(25Ω,0.5A)、(50Ω,0.5A)、(500Ω,1A),电压表,电流表,开关和若干导线。
(1)如图甲所示是小一选择一个滑动变阻器连接的电路图,在检查电路时发现有一根导线连接错误,请你在图甲中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)连接正确后闭合开关,发现电流表和电压表示数很小,于是调节滑片,刚开始的一段时间内两表示数几乎不变,之后两表示数开始有明显变化,则可能的原因是:_____;
(3)纠正(2)中的现象后继续实验,移动滑片记录多组数据,绘制成图像如图丙所示,当滑片在某一位置时,电压表示数为2V,为测量灯泡的额定功率,应缓慢将滑片P向______移动(选填“左”、“右”),当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,其示数为______A,则小灯泡的额定功率为______W,该实验电路中所选滑动变阻器为_____(选填“”、“”、“”或“”);
(4)小一将小灯泡更换为定值电阻来测量其阻值,于是找来15Ω、20Ω、25Ω、30Ω四个定值电阻,分别多次实验得到4个定值电阻的图像如图丁所示,其中图像________(选填“①”、“②”、“③”或“④”)是阻值为30Ω的图像;
(5)小一又找来一卷规格为10Ω/m的镍铬合金丝(无绝缘表层),截取了长度为0.4m、0.8m、1.2m的三段,制成几个定值电阻,对应阻值为4Ω、8Ω、12Ω,分别将它们绕成螺旋状后缠绕固定在接线柱上,如图所示,接着她对制作的电阻进行了测量,发现测量值均偏小,且有的偏差较大,原因可能是________。
【答案】(1)
(2)滑动变阻器的最大阻值过大
(3) 左 0.3 0.75 R2
(4)③
(5)镍铬合金丝无绝缘表层,缠绕后相邻电阻丝接触短路,有效电阻变小,因此测量值偏小
【详解】(1)原电路中电压表未并联在小灯泡两端,灯泡与滑动变阻器并联,这是错误的,应将灯泡与开关间的连线改成灯泡左接线柱与电源负极或电压表负接线柱相连,据此作图。
(2)滑动变阻器选择的最大阻值过大,闭合开关时滑片处于最大阻值处,刚开始移动滑片时,接入的总电阻较大,因此电表示数几乎不变,移动一段后,滑动变阻器接入电路电阻变小,总电阻变小,电路电流变大,电流表示数变大,滑动变阻器接入电路电阻与灯泡电阻之比变小,灯泡分压增加更明显,电压表示数变大,所以可能原因是所选滑动变阻器最大阻值过大。
(3)[1]电压表示数为2V,小于灯泡额定电压2.5V,需要增大灯泡电压,根据串联分压,应减小滑动变阻器接入电阻,由图甲滑动变阻器接线可知,滑片应向左移动。
[2]电流表选0~0.6A量程,分度值0.02A,指针示数为。
[3]小灯泡额定功率
[4]电源总电压为3V,由丙图可知,灯泡最小电压约为0.5V,电流约为0.1A,滑动变阻器分压为
滑动变阻器最大阻值需要 ,故选。
(4)电压一定时,电流越大,电阻越小,由图丁可知,当电压一定时,,则,故③是30Ω的图像。
(5)镍铬合金丝无绝缘表层,缠绕成螺旋状后,相邻的电阻丝相互接触,部分电阻被短路,接入电路的有效电阻长度变短,因此测量的电阻值偏小。
50.(25-26九年级下·江苏常州·月考)在测量小灯泡电功率实验中,使用的实验器材有:电压恒为3V的电源、小灯泡(额定电压为2.5V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
(1)测量小灯泡的额定功率的实验原理是________;请用笔画线代替导线将图甲补充完整(要求滑片向右移动时,电流表示数增大)_______。
(2)闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数为0,电流表有示数,产生这一现象的故障可能是________;
(3)排除故障后,正确操作进行实验,移动滑动变阻器的滑片,记录电流表、电压表的示数,进行了多次实验,其目的是________(选填序号:①求平均值减小误差;②寻找规律)。
(4)当电压表示数为3V时,电流表示数如图丙所示。根据记录的多组数据,绘制成图像(乙)。则小灯泡的额定功率为________W;描绘出的图像为曲线,这是因为________。
(5)为保证实验顺利进行,请根据图像判断,使用的滑动变阻器可能是以下的________(填选项符号)。
①“10Ω;0.5A” ②“30Ω;0.3A” ③“50Ω;0.2A”
(6)小明认为不用电流表,同样能测量灯泡的额定功率。他设计了图丁所示的电路,来测量另一只小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电压为),滑动变阻器的最大阻值分别为、。请你帮他补全实验步骤:
①将滑动变阻器________调到最大阻值且保持不变,闭合开关S,将拨向触点2,调节另一滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为;
②再将开关拨向1,读出电压表示数为U。
③灯泡的额定功率表达式为________。(用已知和所测量的物理量符号表示)。
【答案】(1) P=UI
(2)小灯泡短路
(3)②
(4) 0.625 灯丝电阻随温度升高而增大
(5)②
(6)
【详解】(1)[1]伏安法测量电功率的实验中,需要测量灯泡两端的电压和通过的电流,然后计算电功率,因此实验原理是。
[2]滑片右移电流增大,说明接入电阻变小,因此滑动变阻器接右下接线柱,据此作图。
(2)电流表有示数说明电路是通路,电压表示数为0、灯泡不亮,说明小灯泡短路,电压表被短路,因此示数为0。
(3)本实验多次测量的目的是探究不同电压下小灯泡的实际功率,寻找规律,不同电压下小灯泡功率不同,求平均值无意义,因此选②。
(4)[1]由I-U图像得,小灯泡额定电压2.5V对应的额定电流为0.25A,额定功率
[2]灯丝电阻随温度升高而增大,电流与电压不成正比,因此图像为曲线。
(5)当电路电流最小时,灯泡电压为0.5V,滑动变阻器电压
得滑动变阻器最大阻值至少为
且小灯泡额定电流0.25A,要求滑动变阻器允许最大电流大于0.25A,只有②符合要求。
(6)[1]实验中保持最大阻值不变,闭合开关S,将拨向触点2,电压表测量灯泡两端电压,移动滑片,使电压表的示数为,灯泡正常发光。
[2]将开关拨向1,电压表测量灯泡和两端总电压,读出电压表示数为U。可得两端电压为,电路电流(即灯泡额定电流)
因此额定功率
试卷第20页,共70页
试卷第1页,共70页
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· 2026年中考物理二轮复习
实验模块专项练习(辽宁专用)第一部分
热学实验
一、探究水沸腾时温度变化的特点实验
1.(2025·四川省攀枝花市·)在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,两组同学从甲、乙两套实验装置中各选一套来完成实验。
(1)图丙是实验中某一时刻温度计的示数,其读数是______℃;
(2)图丁是两个小组根据各自的实验数据绘制的“温度—时间”图像,其中______(选填“a”或“b”)是根据甲实验装置获得的数据绘制的;用乙实验装置测出水的沸点为______℃;
(3)实验结束后,同学们继续进行了如图戊所示的实验:将烧瓶内水沸腾时所产生的水蒸气通入试管A中,试管A放在装冷水的容器B内。一段时间后,看到试管A的内壁上有小水珠出现、温度计C的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”),这说明水蒸气液化时会______热量。
2. (2024·江苏省淮安市·)在“观察水的沸腾”实验中:
(1)图甲中温度计的使用存在的错误是______,除温度计外,还需要的测量工具是______;
(2)图乙中的图______表示水沸腾前的情况;
(3)图丙是根据实验记录的数据画出的温度随时间变化的图像,分析图像可知:水沸腾时温度的特点是______;
(4)在加热过程中,为了缩短加热时间,将烧杯中的水倒掉一部分后继续加热,直至水沸腾。以下加热过程中水的温度随时间变化的图像可能正确的是______。
A. B.
C. D.
二、探究冰熔化的过程及特点的实验
3.(2025·山东省德州市·)如图甲所示,在“探究冰熔化的过程及特点”的实验中,将装有冰的玻璃杯置于大烧杯内,再向大烧杯中加入温水,倒入水的高度略高于玻璃杯内冰的高度,即用“水浴法”给冰加热。
(1)实验选用______(选填“碎冰屑”或“大冰块”)效果更好;
(2)某时刻温度计示数如图乙,读数为______℃;
(3)实验中绘制出温度随时间变化的图像如图丙所示,可知B点的内能______(选填“大于”、“小于”或“等于”)A点的内能;
(4)实验中用温水加热而不用热水,下列解释合理的有______。
A.使冰均匀缓慢受热便于数据记录
B.加快热传递缩短实验时间
C.避免过大的温差导致容器破裂
三、探究不同物质的吸热能力实验
4.如图甲,某小组在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和食用油,比较它们的吸热能力。
(1)为使两个电加热器在单位时间内放出的热量相同,电加热器的规格应________;
(2)本实验中使用的液体温度计是根据液体________的规律制成的;
(3)每隔0.5min记录一次温度,并将数据记录在下表中。第2.5min时,食用油中的温度计示数如图乙所示,为________℃。
加热时间/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
…
水的温度/℃
25
27
29
31
33
35
…
食用油的温度/℃
25
30
34
37
42
…
分析表中数据,发现________吸热能力强;
(4)为使内部充有液态介质的电暖器通电后能迅速升温,内部应充入吸热能力较________(选填“强”或“弱”)的介质。(仅从吸热能力的角度分析)
5.(25-26九上·福建莆田城厢区·期末)为了探究“不同物质的吸热能力”,在两个相同的容器中分别装入质量、初温都相同的两种液体A、B,并且用相同的装置加热,如图甲所示。
(1)实验中,可以通过比较_________来反映两种液体吸收热量的多少;
(2)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,从同时开始加热到第5分钟,这段时间内A吸收的热量_________(选填“大于”“小于”或“等于”) B吸收的热量;由图像可知:_________液体的吸热本领更强;
(3)如图丙,某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成,为使大棚晚上保温效果更好,科研人员建议农户将土墙换成空心玻璃墙并填充________(填“A”或“B”)液体从而实现该效果;
(4)小明再用50g水和100g水做实验,以吸收的热量为纵坐标,升高的温度为横坐标,分别画出50g和100g水的图像,它们都是过原点的直线,即,进一步分析发现,这两条直线的值之比与对应水的_____________之比相等(选填“密度”“质量”或“体积”)。
四、制作简易热机模型
6 . 跨学科实践:制作简易汽轮机模型
【项目提出】
热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队,制作简易汽轮机模型。
【项目实施】
(1)设计并制作:设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐水,将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内,用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。
(2)测试实验:点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。
①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为:化学能→______→______。
②此汽轮机模型属于______(填“内”或“外”)燃机。
(3)实验改进:
①同学们在测试过程中,发现加热很长时间后,扇叶才开始转动,这是因为____________;
②进行了调整后,再次测试,发现风扇转动得很慢。同学们交流后认为,这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是____。
A.增加酒精灯的高度,用其内焰加热
B.更换一个更细的喷嘴
C.降低小风扇的高度,使喷嘴对准风扇的中心
【项目拓展】
(4)同学交流过程中,有同学设想:用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐,制成一个“太阳能蒸汽机”。你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是:________。(写出一条即可)
7.(25-26九上·广东佛山南海区桂城街道文翰中学·月考)某创新实践小组的学生在校园科技节上展示了“自制汽轮机”的实践过程:
①制作叶轮:在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝,将铝片插在小缝中,在叶轮中心用锥子钻一个小孔,将铁丝穿过小孔,使叶轮能在铁丝上自由转动,如图甲所示;
②组装“汽轮机”:按照如图乙所示组装器材,注意调整叶轮的位置,使导管的管口正对着叶片;
③给烧瓶中的水加热直至沸腾,当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转动了起来;
④探究思考:
(1)给烧瓶中的水加热的过程中,是通过______的方式改变水的内能;
(2)汽轮机工作时,水蒸气对叶轮做功,水蒸气的内能转化为塞子的______,此过程与图中汽油机的______(选填字母)冲程工作原理相同;
A. B. C. D.
(3)在标准大气压下,烧瓶中装有300g、初温为20℃的水,将水加热至沸腾需要吸收热量______J;酒精灯里的酒精在燃烧的过程中,______转化为内能。若酒精完全燃烧放出的热量只有14%被烧杯中水吸收,则需要完全燃烧酒精______g;【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107J/kg】
(4)汽轮机的效率比较低,以下措施不能提高热机效率的是( )
A.使燃料更充分燃烧
B.减少机械间的摩擦
C.尽量选用功率更大的发动机
D.将燃烧排出的废气再利用
第二部分
光学实验
一、光现象实验
8.某小组探究在光的反射现象中反射角和入射角的关系。
(1)注意:为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止________。
(2)把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板________地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光和________的径迹,并标出入射角i和反射角r,如图所示。
(3)改变光束入射的角度,多做几次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用________测量∠i和∠r的度数,将数据记录在下表中。
数据序号
1
2
3
4
5
…
∠i
30°
40°
50°
60°
70°
…
∠r
30°
40°
50°
60°
70°
…
分析表中数据,得出结论:在反射现象中,反射角________入射角。
9.(2025·黑龙江省齐齐哈尔市·)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序
1
2
3
…
…
…
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线______于镜面;
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量两侧的和,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角______(选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是______;
(3)纸板是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板向后折,在纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线______(选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)让光逆着的方向射向镜面,会发现反射光沿着方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是______的;
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从点向左移动到点时,说明水面______(选填“上升”或“下降”)了。
10.在“探究平面镜成像的特点”实验中,用到了玻璃板、两支完全相同的蜡烛(A、B)、方格纸、刻度尺、白色卡片、铅笔等器材。
(1)如图-1,把一张方格纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板____放置在方格纸上,并标出玻璃板的位置;
(2)在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,再将另一支未点燃的蜡烛B放在玻璃板后,调整蜡烛B的位置,使蜡烛B与蜡烛A的像重合,说明平面镜成像时,像与物的大小____。此时在方格纸上标出蜡烛A、B的位置。
(3)多次改变蜡烛A的位置,重复上述步骤。根据方格纸上的标记,测量物、像到玻璃板的距离,并把数据记录在下表中。
实验序号
物到玻璃板的距离/cm
像到玻璃板的距离/cm
1
10.00
10.00
2
15.00
15.00
3
20.00
20.00
…
分析表中数据可知:平面镜成像时,像和物到平面镜的距离____。
(4)如图-2所示,为探究像的虚实,可将一张白色卡片竖直放置在蜡烛B所在的位置,直接观察白色卡片,卡片上____(选填“有”或“没有”)蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是____像;
(5)以玻璃板为平面镜进行本实验,好处是便于确定____;
(6)如图-3所示,将玻璃板沿MN截成两半,并把左半部分向靠近蜡烛A的方向平移一段距离,右半部分向远离蜡烛A的方向平移一段距离,则蜡烛A通过左半部分玻璃板、右半部分玻璃板 (填选项字母)。
A.都不能成像 B.各成半个像,合起来为一个完整的像
C.都能成完整的像,且像在同一位置 D.都能成完整的像,且像在不同位置
11.(2025·江苏省淮安市·)“探究平面镜成像特点”的实验装置如图甲所示。
(1)图甲中观察到的蜡烛A的像是由于光的___________形成的。
(2)探究像与物的大小关系时,将点燃的蜡烛A置于玻璃板前,如图乙所示,应该在___________(选填“a”“b”或“c”)位置进行观察,然后将另一支完全相同的蜡烛B放在玻璃板后,移动蜡烛B,发现它在某一位置时与A的像完全重合,由此初步得出:平面镜所成的像与物___________相等。
(3)完成实验探究后,小明模拟“蜡烛在水中燃烧”的现象,如图丙所示,他应该将点燃的蜡烛放在___________(选填“玻璃板”或“平面镜”)前,将装满水的烧杯放在该光学元件后,图丁为装置的俯视图,调节时仅向___________(选填“①”“②”“③”或“④”)方向移动图丁中的光学元件,可以观察到“蜡烛在水中燃烧”的现象。
12.(2025·四川省绵阳市·)在“探究光折射时的特点”实验中,让一束光线从空气以不同的角度斜射入水中,测量多组入射角i和折射角r的数据,记录在表中:
入射角i
30°
45°
60°
75°
折射角r
22°
32°
40°
?
(1)分析发现,折射角r小于入射角i,说明当光从空气斜射入水中时,折射光线_______(选填“偏向”或“偏离”)法线;
(2)根据表格数据推测:当入射角i等于75°时,折射角r________55°;(选填“大于”“等于”或“小于”)
(3)若让光线以32°入射角从水中射向空气,光线会在水面发生反射和折射,反射光线与折射光线之间的夹角为________°。
二、探究凸透镜成像的规律实验
13.(2025·黑龙江省哈尔滨市·)物理科学实验小组进行凸透镜成像的实验。
(1)同学们选取了一个凸透镜进行实验,平行光正对凸透镜的折射情况如图甲所示,则该凸透镜焦距f3=___________cm;
(2)得出凸透镜成像规律后,继续探究凸透镜成像大小与焦距的关系,收集的数据如表所示:
实验次数
焦距f/cm
物距u/cm
像距v/cm
物高L/cm
像高h/cm
1
15.0
7.5
6.0
C
2
20.0
20.0
6.0
6.0
3
25.0
37.5
6.0
9.0
①实验后发现忘记收集表中C处的数据,他们画出凸透镜成像原理图如图乙所示。观察原理图发现△AOB∽△A'OB′,可见物距u、像距v、物高L、像高h之间的比例关系为:___________(用字母表示),则表中C处数据应为___________cm;
②利用表格中的数据,能否得出当凸透镜成实像时,像的大小和焦距之间的关系呢?若能,请写出分析过程及结论;若不能,说明理由___________。
14.雨过初晴,小丽发现透过附在叶片上的水珠,能看到正立放大的“叶片脉络”;而透过在叶片上的水珠能看到远处倒立缩小的“花朵”。针对这一现象,她和同学们一起探究凸透镜成像的正倒、大小与物距的关系。
(1)小丽将F形光源(如图甲)、凸透镜和带有刻度的光屏按图乙所示安装在水平光具座上,接下来她应将三者的中心调整到______。
(2)调整好后,小丽多次改变物距和光屏的位置进行实验,收集的数据和观察的现象如表1所示。小丽分析归纳后,得到初步结论:随着物距不断减小,物体所成实像逐渐______(选填“变大”或“变小”),且像都是______(选填“正立”或“倒立”)的。
表1
序号
物高h/cm
物距x/cm
像高h/cm
像的正倒
像的虚实
1
4.0
30.0
2.0
倒立
实像
2
2.5
倒立
实像
3
4.0
23.0
3.0
倒立
实像
4
15.0
8.0
倒立
实像
5
13.0
13.5
倒立
实像
6
7.0
找不到像
(3)实验过程中,小丽发现在光屏上始终没有观察到正立放大的像。回想透过水珠观察叶脉的情景,她采用下图______的方式可以观察到正立放大的“F”。
(4)组间交流时,小丽发现小红的实验记录(如表2所示)中有与物体等大的像,而自己却没有观察到这一现象。为了尽快在自己实验中找到等大的像,她应调整物距在______cm和______cm之间反复多次实验。
表2
序号
物高/cm
物距/cm
像高/cm
像的正倒
像的虚实
1
4.0
25.0
1.0
倒立
实像
2
18.0
1.3
倒立
实像
3
15.0
2.0
倒立
实像
4
10.0
4.0
倒立
实像
5
8.0
6.5
倒立
实像
6
4.0
找不到像
(5)小丽进一步对比后发现,凸透镜成像特点不只与物距有关。她得出这个结论的依据是______。咨询老师后得知,两小组所用凸透镜的焦距不同。小丽认为,凸透镜成像特点与物距和焦距均有关系。结合实验数据和老师给的焦距数值,她总结出凸透镜成像规律。
15.(2025·山东省烟台市·)在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)调节光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,其目的是______;
(2)图甲是小红所在小组实验时的情景,此时光屏上呈现清晰的像,由图可知物距为______cm(不要求估读)。请在图乙的方格纸中大致画出图甲中小红看到的像;______
(3)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座10.0cm处,为了在光屏上呈现清晰的像,应将光屏向______(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动,像的大小将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)保持图甲中凸透镜位置不动,将光源移动到光具座45.0cm处,无论怎样移动光屏始终得不到像,原因是______,要想看到此时的像,观察的方法是______。
16.(25-26九下·江西南昌中学·)物理兴趣小组用水透镜探究凸透镜成像的规律,请你帮他们解决实验中遇到的问题。
(1)如图甲所示,一束平行于主光轴的光射向水透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,则此时水透镜的焦距为_______cm。
(2)将光具座上点燃蜡烛的烛焰、水透镜和光屏三者的中心调节在同一高度,其目的是使像成在_______。
(3)将蜡烛固定在某一位置,调节光屏,眼睛注意观察光屏上的像是否清晰,当光屏移至图乙所示位置时,恰好能在光屏上看到清晰、缩小的像。若仅将蜡烛与光屏位置对调,则在光屏上_______(选填“能”或“不能”)看到清晰的像。
(4)当把蜡烛移动到距离水透镜5cm时,应从_______(选填“光屏”或“蜡烛”)一侧直接透过水透镜观察,可以观察到一个_______(选填“正立”或“倒立”)的像。
(5)小红认为还应该改变焦距再重新研究,这是为了_______。从水透镜中抽水,可以使水透镜的焦距变_______。
17.(25-26八上·江西新余分宜县·期末)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)图甲中,将凸透镜正对太阳光,在透镜下方平行放上白纸,测出透镜与白纸间距s与对应的白纸被烤焦所需的时间t,绘出图像乙,可判断该透镜的焦距f为______cm;点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏,应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上;
(2)将蜡烛和光屏调整到图丙位置时,光屏上出现清晰的倒立、______(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,生活中的______就是利用这个成像原理制成的;
(3)一段时间后,蜡烛燃烧变短,要使像仍然成在光屏的中央,可将凸透镜向______调整;
(4)保持图丙中蜡烛和光屏的位置不动,将凸透镜向______移动,可以在光屏上再次看到一个清晰的像,接着用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分,可观察到光屏上的像是______(选填“完整”或“不完整”)的;
(5)如图丁所示,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,在保持透镜位置不变的条件下,下列操作可行的是______。
①将光屏远离透镜
②将光屏靠近透镜
③将蜡烛远离透镜
④将蜡烛靠近透镜
第三部分
力学实验
一、阻力对物体运动的影响实验
18.(25-26八上·山东临沂兰陵县·期末)【实验名称】探究阻力对物体运动的影响。
【实验器材】斜面、木板、毛巾、棉布和小车
【实验步骤】
A.如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
B.如图乙,取下毛巾,将棉布铺在木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离;
C.如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1)该实验中是通过________来反映阻力对物体运动的影响。
(2)三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是:使小车从斜面上同一位置到达底端水平面时_________相同。
【分析与论证】
(3)根据实验结果可以得出:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车运动的路程越_____。
(4)推论:在光滑水平面上滑行的小车,如果受到的阻力为零,小车将做_____运动。
【交流反思】
(5)若在实验中,发现小车在棉布和木板上运动时都冲出了水平木板,在不改变原有器材的情况下,改进的方法是______。
(6)小组同学又思考如下问题:如图丁,摆球从A点由静止释放向C点运动,当摆到中间B点时,如果绳子断了,且摆球所受的力忽然全部消失,那么摆球在丁图中的运动轨迹为____。(选填“①”、“②”、“③”或“④”)
二、研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验
19.(2025·山东省济宁市·)不同目数的砂纸,其粗糙程度不同。砂纸的目数与其粗糙程度有怎样的关系呢?运用所学知识,小明设计实验探究了这个问题。
砂纸型号
弹簧测力计示数
目
目
目
如图所示,将三种型号的砂纸分别固定在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动砂纸上的木块,记录的实验数据如表中所示。
(1)使用120目砂纸做实验时,木块匀速向右滑动,请在图中画出木块对砂纸的摩擦力的示意图,要求包含力的三要素_________。
(2)实验可得出的结论是:目数越小的砂纸越粗糙,其依据是________。
(3)为了提高测量精度,小明利用力传感器代替弹簧测力计进行测量,数据实时传送到计算机绘出的图像如图所示。木块从开始运动,则在这段时间内,木块受到的摩擦力与力传感器的拉力的大小关系∶________(选填“”“”“”或“无法确定”)。
20.(2025·黑龙江省绥化市·)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小轩设计了如下实验。(实验所用铁块的长、宽、高不同,每个面的粗糙程度都相同;两小车材料相同)
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图象;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
实验次数
铁块重力/N
弹簧测力计示数/N
拉力传感器示数/N
1
5
0
1.5
2
5
1.0
1.2
3
5
2.0
0.9
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为______N。
(2)步骤二第1次实验中拉力传感器的示数比步骤一中1s~4s内拉力传感器的示数小,由此可知滑动摩擦力的大小与______有关。
(3)通过分析表中数据,可得出结论:______。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作应是______。
(5)小轩认为:该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示数偏大。他的说法______(选填“合理”或“不合理”),请说明理由:______。
三、探究“二力平衡的条件”实验
21.(25-26下·辽宁盘锦双台子区第一中学·)某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小组同学在左边和右边各挂一个钩码,这时木块保持静止,说明相互平衡的两个力大小________,方向相反。细心的小明在实验时发现,若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态,经过讨论,同学们发现产生这一现象的原因是木块受到了摩擦力的作用,这时木块在水平方向受到的力________(选填“平衡”或“不平衡”);
(2)实验小组决定改进实验设计,小明同学设计了如图乙所示实验装置,这个装置相比甲图实验装置的优点是________;
(3)经过讨论,又设计出了如图丙所示装置,要求卡片________(选填“弹性要好”或“质量要小”)。在图丙装置左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在________;
(4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图丙所示装置进行实验,下一步的操作是________(选填“剪开左侧绳子”、“剪开右侧绳子”或“剪开卡片”)。
四、探究同一直线上二力合成的实验
22.某同学在探究同一直线上二力合成的实验中,把一根轻质弹簧的一端固定在O点,另一端用尼龙细线固定在弹簧测力计的挂钩上,每次实验时,他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图(a)、(b)、(c)所示:
(1)在(a)(b)和(c)三次实验中,都将弹簧拉伸到OB,目的是使每次实验中力产生的__________相同。
(2)通过比较(a)和(b)两次实验,可知同一直线上方向相同两个力的合力大小等于这两个力大小之__________,方向跟这两个力方向__________。
(3)通过比较(a)和(c)两次实验,可知同一直线上方向相反两个力的合力等于这两个力大小之__________,方向跟__________(选填“较大”或“较小”)的那个力的方向相同。
五.探究影响压力作用效果的因素实验
23.探究影响压力作用效果的因素实验:
实验装置
实验方法
(1)转换法:用______________来反映压力的作用效果
控制变量法:压力的作用效果与压力的大小和受力面积有关,在探究压力作用效果与压力的关系时,必须保持_________不变,改变_________的大小;在探究压力作用效果与受力面积的关系时,必须保持_________不变,改变_________的大小
实验过程与现象分析
(2)如图甲、乙所示,在受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越_________(选填“明显”或“不明显”),说明压力作用效果与_________有关
(3)如图乙、丙所示,在压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越_________(选填“明显”或“不明显”),说明压力作用效果与_________有关
(4)结论:压力的作用效果与_________和_________有关
交流与评估
(5)实验中,将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁A所示,发现切开后的两块砖对海绵的压力作用效果相同,由此得出结论“压力的作用效果与受力面积无关”,此结论是错误的,实验中存在的问题是没有控制_______大小相同
将图丙中所用的小桌和砝码放在木板上,如图丁B所示,则木板受到的压强_________(选填“大于”“小于”或“等于”)图丙中海绵受到的压强
六.探究“液体压强与哪些因素有关”的实验
24.(2025·山东省德州市·)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“=”)。
25.(2025·黑龙江省大庆市·)小庆所在的实验小组设计了如图甲所示的实验装置,在长方体容器中用隔板分成不相通的左右两部分,隔板上有一小圆孔用薄橡皮膜封闭,薄橡皮膜左右两侧压强不同时,形状发生改变。将装置放在水平桌面上,利用此装置来探究液体的压强与哪些因素有关,并制作液体密度计。
(一)探究液体的压强与哪些因素有关
(1)如图乙所示,在隔板左右两侧加入不同深度的水,左侧水面到薄橡皮膜中心的深度为,右侧水面到薄橡皮膜中心的深度为,发现薄橡皮膜向右凸起,则薄橡皮膜左右两侧等高处、两点的压强______(选填“”“”或“”),说明同种液体,随液体深度的______(选填“增加”或“减少”),压强随之变大;
(2)将图乙容器中的水倒出并擦干,在隔板左侧加入水,右侧加入相同深度的盐水,发现薄橡皮膜向______(选填“左”或“右”)凸起,如果要使薄橡皮膜恢复原状,需______(选填“增加”或“减少”)盐水的深度。分析得出,在同一深度,密度越大,液体的压强越大;
(二)制作液体密度计
(3)向图甲容器隔板左侧加入水,量出水面到薄橡皮膜中心的深度为12cm,向隔板右侧加入酱油,直至薄橡皮膜恢复原状为止,量出酱油液面到薄橡皮膜中心的深度为10cm,则酱油的密度为______()。已知符合国家标准酱油的密度范围是,该酱油______(选填“符合”或“不符合”)国家标准;
(4)小庆想要直接测量多种液体的密度,将该装置做如下设计,在右侧容器壁距离薄橡皮膜中心点高度为处做一标记,如图丙所示。每次在隔板右侧加入待测液体至标记处,左侧加水至薄橡皮膜恢复原状,测出水面至薄橡皮膜中心的深度为,则待测液体密度表达式______(用、和表示),利用该原理在左侧容器壁标刻出均匀的刻度,即可直接读出待测液体密度。
26. 小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图1所示;
(1)如图1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性_______(选填“良好”或“差”),如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头_______(选填“A”或“B”)面所受压强大小;
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越_______;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是_______,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是_______;
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的是深度_______cm处的压强。改变,记录和对应的,多次实验,记录数据,如表所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,可以准确反映处的液体压强大小;
实验次数
1
2
3
4
5
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差,如表,已知,则该未知液体的密度为_______。
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
10.0
11.0
15.0
七、制作简易活塞式抽水机
27.课外学习小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的实践活动,同学们集思广益,各显身手,下面是小组同学们交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
【项目实施】要制作简易活塞式抽水机,需要完成以下任务。
(1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理:
取一个注射器,把针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,就能看到水从低处升到高处,这是靠___________的作用,使水升到高处的。
结合托里拆利实验,同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。理论上抽水机提升水最大高度是___________m(已知标准大气压,时,g取10N/kg;水的密度)。
(2)初步了解了活塞式抽水机的工作原理,大强设计了一个如图甲所示的抽水机,当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升,会发生的现象是 ___________ ;
A.水从出水管S流出
B.圆筒内水随活塞继续上升
C.圆筒内水面开始下降
D.水保持在出水管S管口下方附近不动,既不上升也不下降
【项目改进】
(3)大强参照图乙所示的活塞式抽水机的结构,对自制抽水机进行了如下改进,如图丙所示:
①如图丙(a)所示,用洗衣液瓶盖制作活塞,并在中间放一枚钢珠做成如图乙所示的单向阀门A;
②如图丙(b)所示,用矿泉水瓶盖和一块胶皮来制作另一个阀门B;
③如图丙(c)所示,活塞向上提起时,阀门A关闭,此时阀门B下方的压强 ___________ (选填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强,阀门B下方的水推开阀门B进入圆管中。
④再向下压活塞,阀门B关闭,阀门A打开,水进入活塞上方圆筒中,活塞反复上下运动,最终成功的将水抽到高处。
【项目反思】
(4)大强和同学们发现这样一个问题,自制的活塞式抽水机在工作前,向圆管内灌入一些水,抽水会更容易,这样做的主要目的是 ___________ 。
(5)大强还发现每个小组制作的抽水机模型都各有特色,有的模型设计的非常精巧,有的模型运转的非常流畅,下列不能提高活塞式抽水机效率的是 ___________ 。
A.减小活塞和管壁之间的摩擦
B.减小圆管的重量
C.减小活塞的重量
提示:抽水机的效率是指抽水机在工作时,将输入的能量(抽水机消耗的总能量)转化为有用功(即把水提升一定高度克服水的重力所做的功)的比例,抽水机效率越高,说明它在工作过程中能量的利用率越高,能量损失越小。
同学们在本次实践活动中收获很大,对物理学习产生了浓厚的兴趣,同学们又走出教室开展了探讨生活中其他抽水装置原理的活动,大家感受到物理知识真的很有用。
八、验证阿基米德原理实验
28.某班物理实验小组的同学,通过实验验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。由图甲可知,石块浸没在水中时,受到的浮力F浮=______N,排开水的重力G排=______N;
(2)发现所测的“F浮”不等于所测的“G溢”,造成这种结果的原因可能是______;
A.最初烧杯中水的液面未装至烧杯口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二,如图乙所示,小倩将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小倩逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,升降台受到的压力______(选填“增大”、“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量,从而证明了阿基米德原理;
(4)其他同学对实验提出了进一步改进措施,其中不合理的是______。
A.应该换用不同液体进行多次实验,使结论具有普遍性
B.实验中应该让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变
九、探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验
29.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关。
(1)如图甲所示,用手把密封的空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深(未浸没),手会感到越吃力。这个事实可以验证猜想3是________(选填“正确”或“错误”)的。
(2)为了验证猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得其重力分别为4N、4.5N和5N然后进行如图乙所示的实验。
①在序号为a的实验中物体所受的浮力为________N。
②比较序号为a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力________(选填“有关”或“无关”)。
③比较序号为________的三次实验可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。进一步分析可知:其他条件相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越________。
十、测液体和固体密度
30.海南五月荔枝红,小海发现“妃子笑”和“荔枝王”两个品种的荔枝在水中都有下沉的现象。这两个品种荔枝的密度一样大吗?他设计方案测量两个品种的荔枝密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码调到零刻线处,发现指针偏转情况如图甲所示,应向___________(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平横梁水平平衡;
(2)用天平和量筒分别测量同一颗“妃子笑”的质量和体积,如图乙和图丙所示。请在表中完成实验数据的记录;
品种
质量
体积
密度
妃子笑
①___________
②___________
③___________
(3)小海接着测一颗“荔枝王”的密度,但该荔枝体积过大,无法放入量筒。现有电子秤、溢水杯、烧杯和足够多的水(已知水的密度为),如图丁所示。请帮小海设计测量该荔枝密度的简要实验方案,并写出该荔枝密度的表达式(用相应的物理量符号表示)___________。
31.物理课外实践小组在制作面皮活动中,需要用面粉和水调制出最佳密度为1.1~1.2的面浆水,如图甲所示。为了检验调制的面浆水是否合格,进行了如下实验。
(1)将托盘天平放在水平工作台上,游码移至标尺左端的______处,发现指针左右摆动情况如图乙所示,接下来的操作是______,使横梁水平平衡;
(2)如图丙,测出面浆水和烧杯的总质量;将烧杯中适量的面浆水倒入量筒中,如图丁,量筒中面浆水的体积为______;如图戊,再测出剩余面浆水和烧杯的质量。根据测量数据可知倒出的面浆水的质量为______,面浆水的密度为______;
(3)根据上述结果,为了得到最佳密度的面浆水,需要向面浆水中加适量的______;
(4)为了减小测量误差,将烧杯中的面浆水倒入量筒的过程中需要注意_________。(写出一条即可)
32.(2025·四川省遂宁市·)小明学习密度知识时,发现课本密度表中没有酱油的密度,于是利用家庭实验室的器材进行测量。
器材:烧杯、托盘天平和量筒。
步骤:(1)将装有酱油的烧杯放在已调好的天平左盘里,用镊子在右盘里加(或减)砝码,并调节游码在标尺上的位置使天平再次平衡,盘里的砝码和游码位置如图甲所示,此时烧杯和酱油的总质量为______g;
(2)将烧杯中的部分酱油倒入量筒中,测得体积为40mL;
(3)测量烧杯和剩余酱油的总质量为39.4g:;
(4)计算出酱油的密度为______;
(5)整理器材时,他发现量筒侧壁沾有少许酱油,于是推断出测量结果比真实值偏______;
(6)他想重新测量时,不小心损坏了量筒。经过思考,他想出了另一种测量酱油密度的方法。
①在两个相同烧杯的同一高度作标记线,如图乙所示;
②测出一个空烧杯的质量为20g;
③分别将水和酱油倒入两个烧杯,液面均到达标记位置,如图丙所示;
④测出装水烧杯的总质量为100g,装酱油烧杯的总质量为114.4g;
⑤计算出酱油的密度为______。()
33.(2025·四川省自贡市·)航空航天科研团队成功研制出新型铌合金材料。
(1)某校研究小组获得一小块此材料,设计以下探究方案测量其密度:
如图甲,将铌合金材料切割成正方体形状,用刻度尺测出边长是__________cm;如图乙,用天平称量其质量是__________g,根据数据计算出密度是8.6×103kg/m3。
(2)小敏发现铌合金块形状不规则,怀疑体积测量不准确,于是设计了新方案:
①如图丙,在水平放置的电子秤上放一装有适量水的容器,记下此时水的质量;
②如图丁,将铌合金块轻放入水中,待水位稳定后,做好标记B,记下此时水和铌合金块的总质量;
③如图戊,取出铌合金块,在容器内注入水,直到水位达到__________处,记下此时水的质量,则铌合金块的体积是__________;
④算出铌合金块的密度是__________(保留小数点后一位)。
34.(2025·山东省滨州市·)小滨用托盘天平和量筒测量蜡块的密度。
(1)实验前,小滨先将天平置于水平桌面上,把游码移到标尺左端的__________处,发现指针如图甲所示,他应将平衡螺母向__________移动,直至天平横梁水平平衡。
(2)天平平衡后,小滨把蜡块放在左盘中,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示时,横梁恢复水平平衡,则蜡块的质量为__________g。
(3)由于蜡块形状不规则,小滨进行了如图丙所示的操作:
①向量筒内倒入适量的淡盐水,记下淡盐水的体积为30mL;
②将蜡块轻轻放入量筒中,蜡块漂浮在液面上稳定时,液面上升至40mL;
③再用细钢针将蜡块压入淡盐水中使之浸没,此时液面上升至42mL。
由此可知:蜡块的体积为__________cm3,蜡块的密度为__________g/cm3。
(4)根据以上实验数据,还能算出淡盐水的密度是__________kg/m3。
35.(2025·四川省攀枝花市·)苴却砚主要产于攀枝花市仁和区,是中国名砚之一。同学们在参观了中国苴却砚博物馆后,了解到苴却石石质致密细腻、莹洁滋润,特别适合雕刻做砚。小明和小江同学想测出苴却石的密度,已有的实验器材为:小苴却石块、大烧杯、足量的水、细线(不计体积和质量)。
(1)小明同学找到了一台电子台秤(放于水平桌面上并已调零),利用已有的实验器材,设计了如下的实验方案:
①将苴却石块放于台秤上,读出台秤的示数;
②将烧杯放于台秤上,并在烧杯中加入适量的水,读出台秤的示数;
③用细线将苴却石块捆牢,再用手提着细线将苴却石块浸没并悬停于水中,读出台秤的示数;
④若水的密度为,则小明测得的苴却石密度可表示为______(用题中给定的物理量字母表示)。
(2)小江同学未找到电子台秤,但找到了一个弹簧测力计(已竖直调零),利用已有的实验器材,也测出了苴却石的密度。请将他的实验方案补充完整。
①用细线将苴却石块捆牢,再用弹簧测力计勾住细线将苴却石块竖直吊起,静止后读出弹簧测力计的示数;
②在烧杯中加入适量的水,____________;
③若水的密度为,则小江测得的苴却石密度可表示为______(用题中给定及自己设定的物理量字母表示)。
36.小东想知道家中酱油的密度,于是他采用下列方式进行测量。
经思考,小东想到用浮力相关知识也能粗略测出酱油密度,于是他找来图丁、戊、己中的实验器材,进行测量,步骤如下:
①用细线系住物体,如图丁,用弹簧测力计测出该物体受到的重力G为3N,并记录;
②将物体浸没在水中,如图戊,弹簧测力计示数F1为2N,并记录;
③再将该物体取出擦干后浸没在酱油中,如图己,弹簧测力计示数为F2,并记录;
④利用上述测量出的物理量和已知量,可以计算该物体浸没在水中时所受浮力为______N;酱油的密度ρ酱油=______(用ρ水、G、F1、F2表示)。
37.“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,同学们需要用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作一个简易密度计。
(1)将制作完成的密度计放入液体中,使其处于竖直_________状态,根据_________原理可知,此时密度计所受浮力等于所受重力。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为1.1g/cm3、1.2g/cm3的食盐水中,待密度计稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度C处应标示的密度值为__________g/cm3。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,请你提出一条合理的改进措施:__________。
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1__________F2(选填“<”“=”或“>”),忽略细铜丝的体积,盐水的密度=__________(用、H、h表示)。
(4)其他小组制作了A、B两个简易密度计(如图丁):分别放入水中时,水面恰好与A密度计最上面刻度线齐平,与B密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用__________密度计(选填“A”或“B”)。
十一、探究杠杆的平衡条件实验
38.小明用图甲所示的装置探究杠杆的平衡条件,用到的器材有铁架台、刻度均匀的杠杆、若干重力均为0.5N的钩码、弹簧测力计等。
(1)如图甲所示,实验时应将杠杆两端的平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆保持水平并静止,达到平衡状态。
(2)小明调平杠杆后,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设左侧钩码对杠杆施的力为动力,右侧钩码对杠杆施的力为阻力;不断移动钩码位置并改变钩码数量,均使杠杆重新在水平位置平衡。杠杆平衡时的部分数据已填入下表中,其中图乙是第4次杠杆平衡时的情景,此时的阻力为__________N。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1.0
0.20
2.0
0.10
2
2.0
0.15
2.0
0.15
3
2.0
0.15
1.5
0.20
4
1.5
0.10
0.15
(3)小明与小红对实验过程进行交流,产生了一个新的问题:若支点不在杠杆的中点,并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力,会出现什么现象?他们共同进行了图丙所示的探究。
①请画出图丙中的动力臂______。
②多次改变拉力的作用点,发现杠杆平衡时,总是大于,其原因是____________。
【拓展】
(4)杆秤是我国古老的衡量工具,现今人们仍然在使用,它由带有刻度的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丁所示,该杆秤有两个提纽(分别固定于B、C两点),已知,,利用提纽1时,D处刻度值为5kg,则利用提纽2时,D处对应的刻度值为_______kg(秤杆、秤钩和提纽的质量均忽略不计)。
39.某小组在参观古代科技展时,看到一汲水装置——辘轳,如图甲所示。讲解员介绍:辘轳是古人利用他们的智慧发明创造的工具,解决了提水费力问题。它是主要由大轮和小轮组成的轮轴装置。使用它能够实现“四两拨千斤”。辘轳静止时满足杠杆的平衡条件。
【质疑与验证】
(1)某同学质疑辘轳静止时满足杠杆的平衡条件,该同学自制了一部分器材,进行验证。
(2)该同学先在质量分布均匀的圆形薄硬板上画一条直径MN,并标出圆心O和均匀的刻度,再以O为圆心过MN上的L点画一个圆。接下来,在圆心处挖一个洞,然后将圆板安装在铁架台上固定的光滑转轴上,转轴水平且与圆板平面垂直,如图乙所示。
(3)将一组钩码(钩码重均为0.5 N)通过细线悬挂在L点,另一组钩码悬挂在N点。调整右侧钩码个数直至MN处于水平且静止,如图丙所示。规定能使圆板顺(逆)时针转动的力为动(阻)力。由图丙中的信息得到:动力×动力臂________阻力×阻力臂。
(4)多次调整力和力臂,反复进行实验,记下每一次MN水平且静止时的数据。
(5)处理数据后,发现每次圆板静止时都满足杠杆的平衡条件。
(6)实验中,每次均使MN在水平位置静止,MN应与悬挂钩码的细线________(选填“垂直”或“平行”);目的是便于测量________。
【反思】
(7)古人之所以把井绳缠在小轮上,是因为这样做可以________力。
(8)制造辘轳时,把小轮和大轮半径之比变________可以达到更省力的目的。(不计机械自重和轴的摩擦)
【发现与探索】
(9)该同学想起辘轳的大轮上不止一个手柄,两名同学可以一起提水,于是继续探究两个动力作用下杠杆的平衡条件。
多次实验,数据表格如下:
数据序号
动力
动力臂
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
0.4
1.5
0.2
2.5
0.2
2
0.5
0.4
1.0
0.3
2.5
0.2
3
1.0
0.3
1.0
0.2
2.5
0.2
分析表中数据,得出结论:________。(用表中字母表示)
40.(2025·山东省济宁市·)生活中,经常会看到:三位小朋友一起玩跷跷板时,跷跷板也能平衡,如图甲所示。小明利用实验器材,按图乙所示的方法,探究杠杆受三个力作用时的平衡条件,收集的实验数据如下表所示。
实验次数
左侧
右侧
力臂
力臂
力臂
2.5
(1)分析表中数据,得出杠杆受三个力作用时的平衡条件∶________(用F1、l1、F2、l2、F3、l3表示)。
(2)请在图中的合适位置画出一组(3个)钩码,使杠杆在水平位置平衡_______。
十二、测量滑轮组的机械效率
41.(2025·四川省广安市·)小丽用图甲所示的装置,测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升的高度h/cm
绳子自由端的拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
机械效率
1
1
3
0.5
①
66.7%
2
3
5
1.4
15
71.4%
3
6
9
2.5
27
②
(1)实验时应该竖直向上______(选填“匀速”或“变速”)拉动弹簧测力计;
(2)她按照正确步骤进行了3次实验,记录数据如表格所示。第1次实验中,绳子自由端移动的距离①为______;第3次实验中,机械效率②为______;
(3)她将图甲装置改接为图乙装置,提升相同钩码,得出图乙装置更______。(选填“省力”或“费力”)
第三部分
电学实验
一、探究串、并联电路电流、电压的特点”实验
42.小强同学做“探究并联电路电流的特点”实验的电路如图所示,请你帮助他完善下列实验操作。
(1)电流表应与待测的那部分电路___________(选填“串联”或“并联”);
(2)在测量A处的电流时,发现电流表的指针反向偏转,他应该立即___________(选填“断开开关”或“更换电流表”)。然后改变连线方式,使电流从电流表的___________接线柱流入(选填“正”或“负”);
(3)测出A、B、C三处电流大小后,他应该___________(选填“改变开关的位置”或“更换规格不同的灯泡”),多次实验得出结论。
43.(2025·吉林省长春市·)在“探究串联电路中各处电流的关系”的实验中:
数据序号
点电流
点电流
点电流
1
0.30
0.30
2
0.28
0.28
0.28
3
0.22
0.22
0.22
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的实物图连接完整,使电流表测量点的电流。
(2)连接电路时开关应___________。正确连接电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,为___________A,继续测量、两点的电流,填入表格中。
(3)换用不同规格的灯泡,再测出两组实验数据,并填在表格中。请指出表格设计的不足之处:___________。
(4)完善表格后,分析实验数据,得出结论:在串联电路中电流处处___________。
44.(2025·四川省资阳市·)为了“探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”,某实验小组准备了如下实验器材:
A.蓄电池组一个(电压为6V)
B.小灯泡两类规格(额定电压分别为3.8V,3V)各若干个
C.电压表三个(量程0-3V,0-15V)
D.开关一个,导线若干
(1)通过讨论,实验小组设计了如图甲所示的电路图,均选用额定电压为3V的小灯泡,由于实验前未明确两端的电压大小,故电压表的量程应选______(选填“0-3V”或“0-15V”),待完成电压值的初步测量后,最终选定的量程;
(2)之后接入电压表V,完成实物连线如图乙所示,经检查有一根导线连接错误,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法_______;
(3)正确连接电路后,闭合开关S,发现不亮,几乎不偏转,过亮,超量程,造成这一现象的原因可能是发生了______(选填“短路”或“断路”);
(4)故障排除后,测量结果如下表所示,的读数如图丙所示,请将相应的读数填入下表
电压表
V
电压U/V
2.6
______
5.5
(5)结合上述测量结果,实验小组提出如下猜想:在实验误差允许的范围内,电源两端电压等于串联电路中用电器两端的电压之和,且用电器两端电压均分电源两端电压。你认为该猜想______(选填“可靠”或“不可靠”),理由是______。
二、测电阻的实验
45.(2025·四川省攀枝花市·)在做“伏安法测电阻”的实验中,小林设计并连接了如图甲所示的部分电路。
(1)请用笔画线补齐图中缺失的一根导线,使电路连接完整(要求:导线不可交叉),并标出电池的“+”极。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最______(选填“左”或“右”)端。此时,滑动变阻器的作用是___________。
(3)在实验过程中,电压表指针猛然偏向表盘最右侧,电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障,则发生的故障可能是定值电阻______(选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小林继续进行实验,某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示时,则该次测得未知电阻的阻值为______。
(5)为了减小实验误差,应调节______,改变电压表、电流表的示数,记录多组电压、电流值,并算出相应的电阻值,取这些阻值的平均值记为电阻的阻值。
(6)小林对实验进一步拓展,在缺少电流表的情况下,设计了如图丙所示的实验电路来测量未知电阻的阻值,已知滑动变阻器的最大阻值为,电源电压未知且恒定不变。实验步骤如下:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
②再将滑动变阻器的滑片移至端,读出电压表的示数为;
③未知电阻阻值的表达式:______(用、、表示)。
46. (2025·江苏省南京市·)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
三、探究电流与电压、电阻的关系实验
47.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。
48. (2025·山东省青岛市·)小明用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”,电源电压恒为3V。
(1)小明检查电路时,发现有一根导线连接错误,请你在图甲中将连接错误的导线画上“×”,并用笔画线代替导线正确连接电路,要求:滑片P向右移动时电流表的示数变小_____;
(2)将5Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关,第1次实验的电流表示数如图乙所示,为________A,调节滑片P,重复实验,记录数据填入表格丙中。分析数据得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成________。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.30
0.40
丙
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.40
0.20
0.10
丁
(3)小明继续探究“电流与电阻的关系”,将5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻分别接入电路进行实验,实验数据如图丁所示,实验中控制定值电阻两端电压为________V。分析数据得出结论:在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成________;
(4)要完成(3)中的实验,滑动变阻器的最大阻值最小为________Ω。
三、测量小灯泡的额定功率
49.(25-26九年级下·重庆·月考)小一同学想测量小灯泡的额定功率,选取如下器材:2节新干电池,标有2.5V的小灯泡一个,4个滑动变阻器分别为(10Ω,1A)、(25Ω,0.5A)、(50Ω,0.5A)、(500Ω,1A),电压表,电流表,开关和若干导线。
(1)如图甲所示是小一选择一个滑动变阻器连接的电路图,在检查电路时发现有一根导线连接错误,请你在图甲中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)连接正确后闭合开关,发现电流表和电压表示数很小,于是调节滑片,刚开始的一段时间内两表示数几乎不变,之后两表示数开始有明显变化,则可能的原因是:_____;
(3)纠正(2)中的现象后继续实验,移动滑片记录多组数据,绘制成图像如图丙所示,当滑片在某一位置时,电压表示数为2V,为测量灯泡的额定功率,应缓慢将滑片P向______移动(选填“左”、“右”),当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,其示数为______A,则小灯泡的额定功率为______W,该实验电路中所选滑动变阻器为_____(选填“”、“”、“”或“”);
(4)小一将小灯泡更换为定值电阻来测量其阻值,于是找来15Ω、20Ω、25Ω、30Ω四个定值电阻,分别多次实验得到4个定值电阻的图像如图丁所示,其中图像________(选填“①”、“②”、“③”或“④”)是阻值为30Ω的图像;
(5)小一又找来一卷规格为10Ω/m的镍铬合金丝(无绝缘表层),截取了长度为0.4m、0.8m、1.2m的三段,制成几个定值电阻,对应阻值为4Ω、8Ω、12Ω,分别将它们绕成螺旋状后缠绕固定在接线柱上,如图所示,接着她对制作的电阻进行了测量,发现测量值均偏小,且有的偏差较大,原因可能是________。
50.(25-26九年级下·江苏常州·月考)在测量小灯泡电功率实验中,使用的实验器材有:电压恒为3V的电源、小灯泡(额定电压为2.5V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
(1)测量小灯泡的额定功率的实验原理是________;请用笔画线代替导线将图甲补充完整(要求滑片向右移动时,电流表示数增大)_______。
(2)闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数为0,电流表有示数,产生这一现象的故障可能是________;
(3)排除故障后,正确操作进行实验,移动滑动变阻器的滑片,记录电流表、电压表的示数,进行了多次实验,其目的是________(选填序号:①求平均值减小误差;②寻找规律)。
(4)当电压表示数为3V时,电流表示数如图丙所示。根据记录的多组数据,绘制成图像(乙)。则小灯泡的额定功率为________W;描绘出的图像为曲线,这是因为________。
(5)为保证实验顺利进行,请根据图像判断,使用的滑动变阻器可能是以下的________(填选项符号)。
①“10Ω;0.5A” ②“30Ω;0.3A” ③“50Ω;0.2A”
(6)小明认为不用电流表,同样能测量灯泡的额定功率。他设计了图丁所示的电路,来测量另一只小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电压为),滑动变阻器的最大阻值分别为、。请你帮他补全实验步骤:
①将滑动变阻器________调到最大阻值且保持不变,闭合开关S,将拨向触点2,调节另一滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为;
②再将开关拨向1,读出电压表示数为U。
③灯泡的额定功率表达式为________。(用已知和所测量的物理量符号表示)。
试卷第6页,共39页
试卷第19页,共39页
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