内容正文:
专题小卷6 创新拓展实验
1.[2025桂林十八中二模]小李想测量蜡烛的热值q,他利用如图所示的装置进行测量,A容器内装有150g的水,防风罩B的下端开了通气孔.
水的初温/℃
25
燃烧前蜡烛的质量/g
20.6
水的末温/℃
40
燃烧后蜡烛的质量/g
20
第1题图
(1)为完成实验,还需要的测量工具是 和 .
(2)实验中,小李是通过测量 (选填“加热时间”或“水吸收的热量”)间接测量蜡烛燃烧放出的热量 .
(3)实验中,水的温度升高内能增加,这是通过 的方式改变物体的内能 .
(4)实验前后,小李测量的数据如表所示,则蜡烛的热值约为 J/kg .
(5)小李跟同学讨论后,认为实验中测出的蜡烛的热值跟真实值相比偏 .
2.[2025南宁十四中5月模拟]某项目小组在学习浮力知识后,开展“制作浮沉子”的项目活动.
【材料选取】大塑料瓶、小玻璃瓶、水
【项目制作】在小玻璃瓶中装入适量的水,将其开口朝下,倒扣入装有适量水的大塑料瓶中,使小玻璃瓶漂浮后,拧紧瓶盖,就做成了“浮沉子”.在瓶外施加大小不等的力,就能使浮沉子在水中上浮或下沉.
(1)当浮沉子漂浮时,所受重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)浮力.
(2)用力捏大塑料瓶时,观察到浮沉子下沉,此时大塑料瓶内上方气体压强 ,浮沉子内水的质量 (两空均选填“变大”“变小”或“不变”).
【拓展研究】项目组阁学发现,挤压大塑料瓶,浮沉子下沉到一定深度后悬浮,此时浮沉子到液面的距离为临界深度h,如图甲所示.项目组同学利用该浮沉子进行实验,根据实验数据绘制出临界深度h与小玻璃瓶内空气柱长度l的关系图像如图乙所示.
第2题图
(3)分析图乙可得:空气柱越长,临界深度越 .结合探究成果,在其它条件相同时,下列浮沉子中临界深度最大的是 .
【交流分析】
(4)在实验中,有的小玻璃瓶倒放入水中后直接下沉不会上浮,可通过适当 (选填“增加”或“减少”)小玻璃瓶内的水量来解决.
(5)在工业中,浮沉子的相关原理被运用到潜艇技术、固液密度测量等方面.如图丙所示,某浮沉子恰好悬浮在水面下,此时浮沉子中水的高度为3.8cm,空气柱的长度为1.75cm.玻璃的质量为6g,浮沉子的内横截面积为2cm2,水的密度为lg/cm3,则玻璃的密度为 g/cm3.(不计浮沉子中的空气质量)
3.[2025山西]电线杆是常见的市政设施,传统电线杆多为实心圆柱结构,而现代电线杆多采用空心圆柱结构.它们的抗弯强度一样吗?实践小组的同学们设计实验,探究杆的抗弯强度与杆的空心程度的关系.
第3题图
实验思路:选择材料、长度和质量相同但空心程度不同的杆,在杆的相同位置施加相同的拉力,通过测量杆的形变量,比较杆的抗弯强度.
实验过程:如图所示,将杆的一端水平固定在铁架台上,在杆的另一端挂一定数量的钩码,用刻度尺测量杆的下弯距离.换用不同的空心杆,重复上述操作,记录数据如下表.
次数
杆长Ucm
杆的质量
杆的空心程度
钩码质量
杆的下弯距离
1
15
10
100
9
2
15
10
100
6
3
15
10
100
3
4
15
10
100
1
实验结论:
(1)通过分析实验数据可初步得出:材料、长度和质量都相同的杆,空心程度越大,抗弯强度 (选填“越大”“不变”或“越小”).
应用拓展:
(2)结合以上信息,请你写出生产生活中采用空心结构的一个实例: .杆的抗弯强度还可能与哪些因素有关呢?请你提出一个可探究的科学问题: .
4.小梦发现各种照明场所很少看到白炽灯,大部分为LED灯,是什么原因呢?猜测:LED灯比白炽灯更亮.小梦利用光敏电阻(随光照不同电阻不同)自制检测装置,测试盒进行实验.
第4题图
(1)检测装置制作:将电源、开关、电流表、光敏电阻等串联组成如图所示的检测电路.调试时,工作电路开关 ,检测电路开关闭合,当箱子密封和打开,发现电流表的示数由小变大,表明:光敏电阻阻值随光照强度的增大而 .
(2)实施检测:
①先后把规格为“220V,8W”的LED灯和“220V, W”的白炽灯接入灯座.为使两灯正常发光,可调电源电压调整为 V.
②接入LED灯时,电流表示数为40mA;接入白炽灯时,电流表示数为4mA,得出结论: .
(3)进一步探究:多少瓦的白炽灯工作时的亮度相当于正常工作的8W LED灯的亮度呢?小梦将额定电压为220V大功率的白炽灯接入电路,由小到大调节电源电压,电流表的示数为 mA时,白炽灯的发光亮度与8W的LED灯相同.要知道此时白炽灯的实际功率,需在工作电路中接入合适的 表.
5.在生活中传感器的应用越来越广泛.小明想可不可以利用压力传感器和初中所学的物理知识来设计一个可以直接测量压力大小的“压力计”呢?他找到一个压力传感器,知道它的阻值R与受压力大小F的对应关系图像如图甲所示,当0≤F≤200N时图像为直线.下面他设计的“压力计”电路图如图乙所示.已知电源电压为12V,电流表的量程为50mA.
(1)请根据电路图完善图丙的实物连接,要求闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑动时R1接入电路的阻值变大;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,闭合开关前,R1的滑片应置于 处;
(3)电路正确连接后,闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,产生此现象的原因是 断路;
(4)排除故障后,正确连接好电路,重新闭合开关S,不施加压力,调节滑动变阻器R1,当电流表指针指在中间刻度线时,电压表读数为2.5V,可知R0= Ω;
(5)此后小明在保持滑动变阻器阻值不变的前提下,逐渐对传感器施加压力,将对应压力值标记到电流表上,制成一个简易压力计.当压力传感器上施加的压力增大时,电压表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);当F=160N时,电流表对应的示数为 mA.
答案
专题小卷6 创新拓展实验
1.(1)温度计 天平 (2)水吸收的热量 (3)热传递 (4)1.575×107 (5)小 【解析】(4)由题表知,燃烧蜡烛的质量为20.6g-20g=0.6g=6×10-4kg,释放的热量Q=m蜡q蜡;150g=0.15kg水升高的温度为40℃-25℃=15℃,水吸收的热量Q=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×0.15kg×15℃=9450J,蜡烛的热值q蜡===1.575×107J/kg.
2.(1)等于 (2)变大 变大 (3)大 B (4)减少 (5)2.4
【解析】(5)由于小玻璃瓶中装入3.8厘米水时,瓶中水的体积V=Sh=2cm2×3.8cm=7.6cm3=7.6×10﹣6m3,瓶中水的质量m水=ρ水V=1.0×103kg/m3×7.6×10﹣6m3=7.6×10﹣3kg,
瓶中水和瓶子的重力G总=m总g=(m水+m瓶)g=(7.6×10﹣3kg+6×10﹣3kg)×10N/kg=0.136N,
瓶子恰好悬浮在水中,则浮力等于重力:F浮=G总=0.136N,由阿基米德原理得排开液体体积V排0.136×10﹣5m3=13.6cm3,瓶子的体积V瓶=V排﹣V内=13.6cm3﹣(3.8cm+1.75cm)×2cm2=13.6cm3﹣11.1cm3=2.5cm3,瓶子的密度ρ瓶2.4g/cm3.
3.(1)越大 (2)自行车车架 杆的抗弯强度与杆的长度有什么关系
4.(1)断开 减小 (2)① 8 220 ②额定电压和额定功率相同的 LED灯的亮度大于白炽灯 (3) 40 电流 【解析】(2)①要比较LED灯和白炽灯的亮度要控制额定电压和额定功率相同,且在额定电压下工作,故把规格为“ 220V 8W”的LED灯和“220V 8W”的白炽灯接入灯座,为了使它们正常发光,可调电源电压调整为220V,②接入LED灯时,电流表示数为40mA;接入白炽灯时,电流表示数为4mA,由(1)中光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小可知, LED灯的亮度大于白炽灯的亮度;(3)白炽灯的发光亮度与8W的LED灯相同,则额定电压为220V 大功率的白炽灯接入电路后,检测电路中的电流与接8W的LED灯电流相同,即40mA,即要使电流表的示数为40mA,要知道此时白炽灯的实际功率,由P=UI知需要测量白炽灯电流的大小,所以需要在工作电流中接入合适的电流表.
5.(1)如答图所示 (2)断开 阻值最大 (3)滑动变阻器 (4)100 (5)变小 30
【解析】(4)当电流表指针指在中刻线时,读数为I0=25mA=0.025A时,电压表读数为U0=2.5V,则R0100Ω,(5)闭合开关,R、R1串联,电流表测量电路电流,电压表测R两端的电压,当压力传感器上施加的压力增大时,R的阻值变小,根据串联分压特点可知R两端的电压变小,故电压表的示数将变小;当电流0.025A,滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣U0=12V﹣2.5V=9.5V,滑动变阻器接入电路部分的电阻R滑380Ω,由图甲可知R与F的关系式为R=kF+b,再将F=0时,R0=100Ω和F′=200N时,R′=0Ω分别代入得:k,b=100,即R与F的关系式为RF+100;
将F=160N代入上式得,R″=20Ω;此时电路中总电阻R总=R″+R滑=20Ω+380Ω=400Ω,由欧姆定律得电路中电流表的示数I″0.03A=30mA.
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