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题型(三) 实验探究题
类型一 光学实验题
1.小明进入光学实验室进行中考复习时做了如下实验:
(1)探究光的反射定律时,纸板要与平面镜 ,小明发现能前后折转的纸板(如图T3-1甲所示)不仅能呈现光路,还能探究 。
图T3-1
(2)探究平面镜成像规律时:
①为了确定像的位置需在图乙中 (选填“A”“B”“C”或“D”)处观察,他在找准像的位置后,画出了a、b、c三点做标记,在测量物距和像距时,他应分别测出 两点到平面镜的距离作为物距和像距,并加以比较,经多次实验得出:像和物到平面镜的距离是相等的。
②为了确定像的虚实,需在 (选填“蜡烛1”或“蜡烛2”)位置放置一个光屏,并在图中 (选填“A”“B”或“C”)处观察光屏上是否有像。
③请你根据平面镜成像的特点,在图丙中作出烛焰尖端S的像S'。
2.如图T3-2甲所示,小伟同学利用玻璃板、两支相同的蜡烛、刻度尺等实验器材,探究平面镜成像的特点。
图T3-2
(1)实验器材调整正常后,若蜡烛A距玻璃板8 cm,则蜡烛B与玻璃板相距 cm才能与蜡烛A的像完全重合;若在实验中,小伟增大了蜡烛A与玻璃板的距离,则蜡烛A的像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)小伟想知道蜡烛A所成的像是虚像还是实像,下一步的操作是 。
(3)如图乙所示,HUD是一款汽车上配置的抬头显示器,它将水平显示器上重要的车辆信息如车速、油耗、导航等投射在一片玻璃上,可有效避免驾驶员低头看仪表而造成事故。若要通过反射面成垂直于水平面的像,则反射面与水平面夹角为 度。
3.[2017·鄂尔多斯]小雯用自制的水凸透镜(当向水凸透镜里注水时焦距变小,抽水时焦距变大)来探究凸透镜成像规律。
(1)如图T3-3甲所示,让一束平行于主光轴的光射向水凸透镜,在光屏上出现一个最小、最亮的光斑,则此水凸透镜的焦距为 cm。
图T3-3
(2)小雯将蜡烛、水凸透镜和光屏调整至图乙所示位置时,光屏上出现清晰的烛焰像,此像的性质是倒立、
的实像。小雯接着在蜡烛和光屏位置都不变的情况下,将水凸透镜移至光具座 cm刻度线处,再次得到清晰的烛焰像。然后,小雯利用注射器从水凸透镜中向外抽取少许水,光屏上原来清晰的像变得模糊不清,小雯要想重新得到清晰的烛焰像,在蜡烛和水凸透镜的位置都不变的情况下,应将光屏向 (选填“远离”或“靠近”)水凸透镜的方向移动。
类型二 热学实验题
1.为了探究冰熔化和水沸腾时温度的变化规律,红红同学进行了如下操作:
图T3-4
(1)为完成此实验,她准备的器材有:烧杯、酒精灯、铁架台、温度计,还需要的测量仪器是 。
(2)用如图T3-4甲所示装置探究冰熔化时温度变化规律,把装有初温为 ℃(如图乙所示)碎冰的烧杯直接放置在空气中,不用酒精灯加热。这样做不但能使烧杯均匀受热,而且冰的温度升高较 (选填“快”或“慢”),便于记录各个时刻的温度。
(3)等冰完全熔化后,在烧杯正下方放置一酒精灯,如图丙所示,加热一段时间后水沸腾,水沸腾时温度变化的特点是 。
(4)根据记录的数据绘制了如图丁所示的曲线,由曲线可知:冰是 (选填“晶体”或“非晶体”)。
2.王明同学在做“水的沸腾”实验时,用酒精灯给烧杯中的冷水均匀加热时,看见温度计的示数渐渐上升。他突然想到这样一个问题,在水沸腾前,温度计示数上升速度是否是均匀的呢?由此他提出了下列几种猜想:
猜想1:温度计示数上升速度先快后慢;
猜想2:温度计示数上升速度先慢后快;
猜想3:温度计示数上升速度先慢后快再慢;
猜想4:温度计示数上升速度是均匀的。
(1)如图T3-5甲所示,他在操作过程中的不妥之处是 。
图T3-5
(2)他纠正错误后认真进行了实验,并根据实验数据作出了如图乙所示的温度随时间变化的图像,由此验证了猜想 是正确的,你认为产生这种现象的原因是 。
A.整个过程酒精灯火焰忽大忽小,放热不均匀
B.可能开始加热时有纸盖减少了热量的损失
C.水开始汽化较慢,带走的热量少
D.开始时要加热石棉网和烧杯,后来水温较高时散热变快
(3)若王明同学做此实验时,发现无论加热多长时间,水始终都不能沸腾,你认为原因可能是 。(写出一条即可)
3.[2018·常德]在“探究比较不同物质吸热的情况”的实验中,加热相同质量的水和煤油,使它们升高相同的温度,比较它们吸收热量的多少,看这两种物质的吸热情况是否存在差异。
(1)为了得到质量相同的水和煤油,在实验室里通常使用的测量工具是 。
(2)在相同条件下用相同的电加热器分别给水和煤油加热,要使水和煤油升高相同的温度,对 (选填“水”或“煤油”)加热的时间更长。
(3)根据实验数据,小明作出了如图T3-6乙所示的水和煤油的温度随时间变化的图像,由图像可知,水的温度随时间变化的图像是 (选填“a”或“b”),煤油的比热容为 J/(kg·℃)。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)若电加热器上标有“220 V 500 W”,则一个电加热器正常工作10 min,消耗电能 J。
图T3-6
4.[2019·鄂尔多斯]某兴趣小组的同学做了如下实验:
(1)由图T3-7甲实验装置可以提出的物理探究问题: 。(只写一个)
图T3-7
(2)图乙中实验现象可以说明的物理知识: 。(只写一个)
(3)如图T3-8Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个装置完全相同,燃料的质量都是10 g,各烧杯内液体质量和初温都相同。
图T3-8
①比较不同燃料的热值时应选择 两图进行实验,所测热值比真实值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
②同学们选择其中两图继续探究不同物质吸热本领的强弱,并绘制了温度随时间变化关系图像,如图Ⅳ所示,则液体a、b的比热容之比为 。
类型三 力学实验题
1.[2019·广西北部湾经济区]在“测量物体运动的平均速度”实验中。
(1)小球从A处沿斜面由静止开始滚下,频闪照相机记录了小球在相同时间内通过的路程,如图T3-9所示,小球在做 (选填“加速”“减速”或“匀速”)运动,小球受力 (选填“平衡”或“不平衡”)。
图T3-9
(2)实验数据如下表所示,小球在BC段的平均速度为 m/s,CD段的路程为 m。比较AB与BC段的平均速度得vAB (选填“>”“<”或“=”)vBC。
路程
运动时间
平均速度
经过某点
时的速度
sAB=0.3 m
tAB=0.5 s
vAB=0.6 m/s
vB=1.2 m/s
sBC=0.9 m
tBC=0.5 s
vBC=
vC=2.4 m/s
sCD=
tCD=0.5 s
vCD=3 m/s
vD=3.6 m/s
(3)为进一步探究小球在斜面上运动的速度与时间的关系,根据表中数据绘制出了v-t图像,如图T3-10所示,假设斜面足够长,小球从A处滚下,经过2 s到达E点(图中未画出),则该小球经过E点时的速度为 m/s。
图T3-10
(4)小球在运动过程中,若经过路程sAE中点时的速度为v1,经过时间tAE中点时的速度为v2,则v1 (选填“>”“<”或“=”)v2。
2.在“探究摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,小明同学设计了如图T3-11甲所示的装置进行实验,图中的正方体木块各表面粗糙程度不同。弹簧测力计固定在木板上,开启电动机后,小明在4 s内观察弹簧测力计的示数F的变化,并绘制了如图乙所示的图像。
图T3-11
(1)0～2 s内,木块相对于小车处于 状态;当拉力F=2.2 N时,木块处于何种运动状态? 。
(2)木块受到的滑动摩擦力的大小和方向分别是 。(选填字母序号)
A.2.3 N,水平向左
B.2.3 N,水平向右
C.2.0 N,水平向左
D.2.0 N,水平向右
(3)4 s后,如将电动机的转速由每分钟20转调至每分钟40转,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如果要探究滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度的关系,在现有实验的基础上,还应增加的操作是 。
(5)为探究滑动摩擦力f与接触面受到压力FN的关系,在重力为17 N的木块上每次增加1 N重的砝码,规范操作测出滑动摩擦力。实验测量数据如下表所示。
木块对小车的压力FN/N
17
18
19
20
21
弹簧测力计示数F/N
5.1
5.4
5.7
6.0
6.3
则f与FN的关系式为 。
3.牛奶密度是检验牛奶品质的一项重要指标,小明为了比较市场上两种不同品牌牛奶的密度,设计了如下实验:
(1)为了比较牛奶的密度,小明将一正方体塑料块先后放入两种牛奶中,让它漂浮在液面上,观察塑料块露出液面的体积,露出液面体积较大的牛奶的密度较 。又将压强计的金属盒先后放入两种牛奶中的同一深度,观察U形管液面的高度差,高度差较大的牛奶的密度较 。
(2)小明用天平和量筒测牛奶的密度时,最初测得烧杯和牛奶的总质量是37.4 g,图T3-12甲所示的是他将烧杯中一部分牛奶倒入量筒后,烧杯和剩余牛奶的质量;图乙所示的是从烧杯中倒入量筒内牛奶的体积,则牛奶的密度为 kg/m3。
图T3-12
(3)小莉同学却按以下步骤来测量牛奶密度:①用调节好的天平测出空烧杯的质量m1;②向烧杯中倒入一些牛奶,测出它们的总质量是m2;③再将烧杯中的牛奶倒入量筒中,测出牛奶的体积为V;④根据ρ=m2-m1V算出牛奶密度。你认为小莉这种方法测出的密度值可能偏 (选填“大”或“小”),原因是 。
(4)小强利用弹簧测力计、烧杯、石块、细绳和水等物品测量牛奶的密度。其操作步骤是:
①用弹簧测力计测出石块的重力为G;
②将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数为F1;
③将石块浸没在牛奶中,弹簧测力计的示数为F2;
④牛奶密度的表达式为ρ牛奶= (用测出物理量的字母表示,水的密度用ρ水表示)。
4.小明要测量木块的密度,实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5 N)、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。(g取10 N/kg)
(1)如图T3-13甲所示,先用弹簧测力计测木块的重力,示数为2.4 N;再用细线绕过滑轮将木块与弹簧测力计连接起来,接着往水槽中倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图乙所示,木块在水中静止时弹簧测力计示数为1.6 N,则木块的体积为 m3,密度为 kg/m3,本实验中滑轮的作用是 。
图T3-13
(2)小明分析发现,如果把水换成其他液体,弹簧测力计的示数就会不同,于是他把弹簧测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改装为测量液体密度的“密度计”,则原弹簧测力计的1.0 N刻度线处应标注为
kg/m3,该“密度计”的刻度分布 (选填“均匀”或“不均匀”)。
(3)若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法有 (写出一种即可)。
5.小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图T3-14所示的探究。
图T3-14
(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受的浮力 。
(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图T3-15所示。分析图像可知:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
图T3-15
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。
②该金属圆柱体所受的重力为 N,金属圆柱体的密度为 kg/m3。
(3)将金属圆柱体完全浸没在盐水中,读出此时弹簧测力计的示数为1.5 N,说明物体所受浮力的大小还与
有关,该盐水的密度为 kg/m3。
6.(1)①如图T3-16甲、乙所示,小芳在完成探究动能大小与哪些因素有关的实验中让体积相同的钢球和木球从同一高度由静止开始滚下,去撞击木块,是为了探究动能与物体 的关系。
②她是通过观察 来反映物体动能的大小。
③对比甲、乙说明: 。
图T3-16
实验
序号
小球
小球在斜面
AO上释放
高度H/cm
斜面OB的
倾角θ
小球在斜面
OB上的最大
高度h/cm
1
木球
10
40°
9.0
2
30°
8.6
3
20°
8.0
4
钢球
10
40°
9.0
5
30°
8.6
6
20°
8.0
(2)完成实验后小芳想探究小球滚上斜面的最大高度与斜面倾角和小球质量的关系,将两个斜面AO与OB对接成如图丙所示的装置进行实验。首先让木球在斜面AO上的高H处由静止释放,它沿斜面滚下,经O点滚上斜面OB,测量小球达到的最大高度h,将数据记录在上表中;改变斜面OB的倾角θ,重复实验。之后用钢球重复上述实验,将数据记录在上表中。
①比较实验数据发现,小球在斜面OB上能达到的最大高度与 有关。
②如果斜面没有摩擦,小球在斜面OB上能达到的最大高度是 cm。
③如果没有摩擦,并将OB面放到水平面,小球从AO面上滚下后将 。
7.在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
(1)如图T3-17甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是使杠杆重力的 为零,避免杠杆自重对实验的影响。
图T3-17
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆将
(选填“顺时针转动”“逆时针转动”或“保持静止”)。
(3)如图乙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,要实现平衡时既不省力,又不费力,则弹簧测力计拉力方向应与OB夹角为 。若在图乙中C点施加一个始终竖直向上的拉力使C点上抬的过程中,拉力F大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
8.某学生制作了直接测量液体密度的“密度天平”,其制作过程和原理如下:
如图T3-18甲所示,选择一根长杠杆,调节两边平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;在左侧离支点O10 cm的位置A用细线固定一个质量为110 g、容积为50 mL的容器,右侧用细线悬挂一质量为50 g的钩码(细线的质量忽略不计)。将下列实验空白处补充完整:
图T3-18
(1)调节杠杆平衡时,发现杠杆左端下沉,需将平衡螺母向 调节;测量液体密度时往容器中加满待测液体,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,在钩码悬挂位置直接读出液体的密度。
(2)该“密度天平”的“零刻度”应标在支点O的右侧 cm处。
(3)若测量某种液体密度时,钩码在支点右侧30 cm处,则此种液体的密度为 g/cm3。
(4)若此“密度天平”的量程不够大,则可采用 方法增大量程。(写出一种方法即可)
(5)若杠杆足够长,用此“密度天平”还可以测量固体的密度:先在容器中加满水,再将待测固体轻轻浸没在水中,溢出部分水后,调节钩码的位置,使杠杆水平平衡,测出钩码离支点O的距离为56 cm;用量筒测出溢出水的体积如图乙所示,待测固体的体积为 cm3,则此固体的密度为 g/cm3。(已知ρ水=1.0 g/cm3,g取10 N/kg)
9.林红同学用如图T3-19甲所示的装置进行“测滑轮组机械效率”的实验。(忽略绳重和摩擦)
图T3-19
(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计,且在 (选填“静止”或“拉动”)时读数。
(2)若重物以0.1 m/s的速度匀速上升,则弹簧测力计竖直向上移动的速度为 m/s。
(3)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图像,分析图像可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 。
(4)分析图像中的A点可知,此时被提升物体所受的重力为 N。
(5)林红在上述实验的基础上多使用一个滑轮再次做了实验,如图丙所示。林红多使用一个滑轮的目的是 。(填字母序号)
A.可以省力 B.可以省功
C.可以省距离 D.可以改变拉力的方向
(6)林红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时,两滑轮组的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)。
类型四 电磁学实验题
1.小峻和小薇两位同学在“探究欧姆定律”的实验中,所用器材有:学生电源、电流表、电压表、标有“20 Ω 2 A”的滑动变阻器R'、开关、定值电阻R和若干导线。
(1)请根据图T3-20甲,用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整。(要求:向右移动滑动变阻器滑片时,电路中的电流变小,且导线不能交叉)
图T3-20
(2)小峻连接好电路闭合开关S,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表无示数,电流表有示数,则故障的原因可能是 。(写出一种即可)
(3)排除故障后,他们先探究电流与电压的关系。闭合开关S,移动滑片P依次测得5组数据,记录在表一中,其中第5次实验中电压表的指针如图丙所示,其示数为 V。
表一 电流与电压关系
实验序号
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.2
1.8
2
电流/A
0.20
0.24
0.36
0.40
0.44
(4)他们继续探究电流与电阻的关系,先将电源电压调为6 V,分别换上多个定值电阻进行探究,数据记录如表二所示,老师指出其中一组数据是拼凑的,你认为是第 (选填实验序号)组,理由是实验所用的 。
表二 电流与电阻关系
实验序号
1
2
3
电阻/Ω
10
15
25
电流/A
0.30
0.20
0.12
(5)在不更换滑动变阻器的情况下,可以采取 (选填字母符号)措施,完成这组拼凑数据所对应的实验测量。
A.降低定值电阻两端电压
B.降低电源电压
C.选用更大阻值的定值电阻
2.如图T3-21甲所示是利用伏安法测量小灯泡电阻的实验电路,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器的最大阻值为20 Ω。
图T3-21
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整。(要求:闭合开关后,滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮)
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则电流值是 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数
(选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如下表所示,并绘制出I-U图像如图丙中的图线A。
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10.0
11.1
平均电阻/Ω
8.1
(3)依据上表中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?并说出你的理由: 。(作出判断并说出理由)
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做该实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙中的图线B。你认为错误可能是 。
(5)伏安法测小灯泡电阻的实验装置还可以用来做测量 的实验。
3.[2018·福建]用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)根据图T3-22甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
图T3-22
(2)闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是 。(写出一条即可)
(3)排除故障后,测得多组实验数据,各组数据对应的点已经描在图丙中,请在图中画出Rx的I-U图线,由图可知Rx= Ω。(结果保留一位小数)
(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中Rx的测量结果,用图丁所示的电路进行测量可消除这个影响,R0为定值电阻。实验步骤如下:
①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
②闭合开关S1、S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1;
③ ,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
④可得待测电阻Rx= 。(用U1、I1、U2和I2表示)
4.某校物理社团的学生做“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压关系”的实验,电源电压恒定,小灯泡的额定电压为2.5 V,设计的电路如图T3-23甲所示,操作如下:
图T3-23
(1)按图甲连接电路,将滑片P移到滑动变阻器的阻值最大端,准备记录两电表示数。闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是 。(写出一种即可)
(2)排除故障后,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为 V,若想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5 V。
(3)移动滑片P,观察并记录多组数据,大家绘制出如图丙所示的U-I图像,则小灯泡的额定功率为 W。实验中,当电流表示数为I0(I0<0.30 A)时,小灯泡的电功率为P1。
(4)该社团的同学们接下来断开开关,用定值电阻替换小灯泡,继续探究“电流与电压的关系”。他们将滑片P移到滑动变阻器的阻值最大端,闭合开关,读出两电表示数,移动滑片,测出多组数据,并记录在图丁的表格中。分析表格中的数据可得到结论: 。实验中,当电流表示数仍为I0时,定值电阻的电功率为P2,则P1、P2的大小关系为P1 P2。
5.[2019·昆明]在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提供了如图T3-24乙所示的实验器材,其中R1>R2。
图T3-24
实验一:探究电流产生的热量与电阻的关系。
(1)请按照图甲所示的电路图将图乙中对应实物图连接完整。
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制 ;电阻丝放出热量的多少,通过 来进行判断。
(3)闭合开关,经过一定时间,用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1,用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2,那么Δt1 (选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。
实验二:探究电流产生的热量与电流的关系。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的电流变成实验一中电流的2倍,且通电时间相同。实验发现:用电阻丝R1(或R2)加热的煤油,温度升高量Δt1'(或Δt2') (选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2)。该实验说明电流产生的热量与电流 正比例关系。
(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是 。
6.[2019·贵阳]小明在“探究怎样产生感应电流”的实验中,用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图T3-25所示的电路。请你参与探究并回答下列问题:
图T3-25
(1)悬挂金属棒静置于U形磁铁的磁场中,此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向 (选填“上”或“下”)的。
(2)灵敏电流计的作用是用来检测 的。若闭合开关后并未发现灵敏电流计指针偏转,经检查器材均完好,各器材间连接无误,那么接下来你认为最应该关注的器材是 。
(3)小明认为是原来磁铁的磁性太弱所致,他提出更换磁性更强的磁铁,就在他移动原磁铁时,你发现灵敏电流计的指针出现了晃动,你认为接下来最应该做什么来找到让灵敏电流计指针偏转的原因: 。(仅写出最应该进行的一步操作)
(4)根据上述探究过程,小明就说:“我们找到产生感应电流的秘密了!”此时你对小明的“成果发布”作何评价? 。
类型五 课外实验题
1.为了探究做功与物体内能变化的关系,某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验,如图T3-26所示。
图T3-26
[提出问题]
做功与物体内能变化存在怎样的关系?
[制定计划与设计实验]
(1)先用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度,如图甲所示。
(2)关闭喷嘴处的阀门,接着手压活塞快速打气,并用温度计测出喷雾器内气体的温度,如图乙所示。
(3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体,并用温度计测出喷雾器内气体的温度,如图丙所示。
[分析与论证]
(1)该实验通过 来反映气体内能的变化。
(2)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时, (选填“外界对气体做功”或“气体对外界做功”),通过温度计示数可判断气体内能 。
[实验结论]
(1)比较图甲和乙可知: 。
(2)比较图乙和丙可知: 。
2.只要你做“有心人”,就可以利用矿泉水瓶做许多物理实验。
(一)在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”实验中,在平底的矿泉水瓶中装水后,分别按图T3-27所示A、B、C的方式放在海绵上进行实验。
图T3-27
(1)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,可以选用图中 两次实验,可得结论:当压力大小相等时,受力面积越 ,压力的作用效果越明显。
(2)比较图中B、C两次实验,可得出结论:当受力面积相等时,压力越 ,压力的作用效果越明显。
(二)在矿泉水瓶侧壁开三个同样大小的孔,用手指堵住小孔往瓶中注满水。放开手指,如图T3-28所示,观察到水从小孔射出,小孔的位置越 (选填“高”或“低”),射出的水速越急。该现象说明了液体压强大小与 有关。
图T3-28
(三)做“探究浮力产生原因”的实验时,将一只饮料瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,乒乓球并不上浮,如图T3-29甲所示,这是因为 ;用手堵住瓶口,如图乙所示,可观察到乒乓球浮起,是因为 。
图T3-29
3.[2019·扬州]如图T3-30甲所示是路边交通指示牌,通过横杆A、B与立柱相连,细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。
图T3-30
(1)小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强。为此设计了下面的探究活动,如图乙所示,分别在圆纸管和方纸管上面施加压力,观察并记录纸管的形变情况,如下表所示:
压力/N
3
6
9
12
圆纸管
完好
完好
完好
完好
方纸管
完好
完好
严重瘪
严重瘪
在探究过程中,除了要保持纸管的材料、长度、横截面积相同外,还要保持纸管的 相同。小明经过多次实验验证了自己的猜想是正确的。
(2)图甲中指示牌和立柱的总质量是300 kg,指示牌长为4 m,高为2.5 m,A、B间距离为1 m。忽略指示牌与立柱之间的距离,g取10 N/kg。立柱对横杆B的作用力的方向是 ,大小是 N。横杆B对立柱压力的受力面积为400 cm2,则横杆B对立柱的压强是 Pa。立柱固定在地面上,为了增加立柱的稳定性,最好在立柱底座的 (选填“左”或“右”)侧增加固定螺丝。
(3)请你写出生活中应用本实验结论的一个实例: 。
4.快速骑自行车,我们会感到空气阻力,而且骑车速度越快,感觉空气阻力越大。由此小张同学猜想:物体所受空气阻力大小与物体运动的速度大小有关。
在一个无风的周末,小张和爸爸开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上。小张打开汽车天窗,将如图T3-31所示装置固定在汽车车顶。爸爸依次以5 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离,小张依次将汽车不同行驶速度时弹簧测力计的示数记录在下表中。根据二力平衡,弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力。
汽车速度v/(m·s-1)
5
10
15
20
弹簧测力计示数F/N
0.1
0.5
1.1
1.9
实验装置中用小车而不是木块,并将其放在表面平滑的木板上,目的是减小摩擦对实验结果的影响。
图T3-31
(1)分析上表中的实验数据可知,物体运动速度越大,所受空气阻力越 。
(2)实验完毕后,小张又进行了新的思考:空中下落的物体速度会增大,那么从足够高的高空下落的雨滴速度会不会一直增大,其所受的空气阻力会不会也一直增大?在老师的指导下,小张知道了:下落时若雨滴所受空气阻力小于重力,则雨滴下落速度继续增大;若雨滴所受空气阻力大于重力,则雨滴下落速度减小。
请你根据老师的上述指导和本实验结论并结合所学物理知识分析:一滴质量为6 g的雨滴从高空下落时(假设在无风天气,雨滴下落高度足够大),所受到的最大阻力f= N,此后雨滴做 运动。(g取10 N/kg)
(3)你认为运动物体受到的空气阻力大小还与 有关。(回答一个因素即可)
5.[2018·咸宁]物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下:
A.把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
B.如图T3-32甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
C.读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
D.用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
图T3-32
(1)测量中,分析研究的是大气对 (选填“针筒”或“活塞”)的压力,当活塞相对于针筒开始滑动时,以地面为参照物,研究对象处于 状态。若不考虑其他因素,根据 的知识可知,研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等。
(2)实验时同学们发现注射器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注射器内空气排尽。你的方法是
。
(3)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,然后将其插入针筒中,这样做有两个好处:一是活塞的密封性好;二是可以 。实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方向,可以减小 对实验的影响,从而提高实验的精确程度。
(4)若同学们用图乙中B注射器在测量时,弹簧测力计被拉到5 N,活塞仍没有滑动。可改用图乙中的 (选填“A”或“C”)注射器。用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则p= 。
6.磁感应强度B用来描述磁场的强弱,国际单位是特斯拉,符号是T。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关,小鹭设计了如图T3-33所示的电路,图甲电源电压6 V,R为磁感应电阻,其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙所示。
图T3-33
(1)当图乙中开关S2断开,图甲中S1闭合时,电流表的示数为 mA;闭合S1和S2,图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻 ,图甲中电流表的示数逐渐减小,说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 。(后两空均选填“增大”或“减小”)
(2)闭合S1、S2,滑片P不动,沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R,测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I,算出R处磁感应强度B的数值如下表。请计算x=5 cm时,B= T。
x/cm
1
2
3
4
5
6
I/mA
10
12
15
20
30
46
B/T
0.68
0.65
0.60
0.51
?
0.20
(3)综合以上实验数据可以得出:电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ,离电磁铁越远,磁感应强度越 。
【参考答案】
类型一
1.(1)垂直 反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
(2)①A a、c ②蜡烛2 B
③如图所示
2.(1)8 不变
(2)在像的位置放一光屏,看光屏上能否成像
(3)45
[解析](1)平面镜成像中像距和物距大小相等、像与物的大小相等,所以物距为8 cm时,像距也是8 cm;由平面镜成像时,像与物等大可知,物距增大时,像的大小不变。
(2)判断成的像是实像还是虚像,只需要看像能否在光屏上呈现,所以下一步的操作是:在像的位置放一光屏,看光屏上能否成像。
(3)车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过反射面成垂直于水平面的像,由于像和物关于镜面对称,则反射面与水平面夹角为45度。
3.(1)10 (2)缩小 25 远离
类型二
1.(1)停表 (2)-4 慢 (3)持续吸热,温度不变
(4)晶体
2.(1)温度计读数时,视线没有平视 (2)3 D
(3)相同时间内水散失的热量大于(或等于)其吸收的热量
[解析](1)图甲中,视线偏高,视线应该与温度计液柱上表面相平。
(2)温度计示数上升速度先慢后快再慢,原因是开始时要加热石棉网和烧杯,所以水温上升较慢;然后水温上升加快;当水温较高时,由于水温和环境温度相差较大,散热较快,同时水的汽化速度较快,汽化需要吸热,所以水温上升又变慢,故实验验证了猜想3是正确的。
(3)实验时水始终不能沸腾,可能是火力不足,即酒精灯火焰太小,可能是环境温度太低,
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