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TYPE11專題11　物理探究實驗
　　熱點搜尋: 物理實驗探究題在中考時一般有兩種類型,一類是力學實驗探究題,另一類是電學實驗探究題。力學實驗探究題的內容一般涉及這些內容:有關運動和力關系的探究、有關影響摩擦力大小因素的探究、有關壓強的探究、有關影響動能或勢能大小因素的探究等。電學實驗探究題往往涉及以下內容:有關影響電阻大小因素的探究、有關電路中電流和電壓關系的探究、有關伏安法測電阻和功率的探究、有關影響電流熱效應的因素的探究等。
類型一　力學探究實驗
考向一　有關運動和力關系的探究
1 [2018·連云港] 在學習《速度》一節內容后,同學們想探究紙錐下落快慢與錐角以及扇形半徑的關系。他們用普通復印紙裁出3個不同規格的扇形紙片,制成了如圖T11-1甲所示的3個紙錐。實驗中,紙錐每次從相同高度由靜止釋放,用停表多次測量每個紙錐下落的時間,取平均值后記錄在表格中。
圖T11-1
紙錐
編號
下落高
度h/m
扇形紙片
半徑r/cm
剪掉的扇形
圓心角θ/°
紙錐錐
角a/°
下落時
間t/s
1
1.9
10
90
81.9
2.20
2
1.9
10
135
71.1
1.84
3
1.9
5
90
81.9
2.20
(1)對于紙錐下落前的初始位置,有圖乙所示的兩種擺放方式,你認為正確的是　　　　(選填“A”或“B”)。?
(2)分析表中數據,根據實驗探究目的,你得出的結論是　 。?
(3)小明隨后用同種紙張制成了質量相等的兩個紙錐,如圖丙所示,其中4號紙錐的錐角比5號紙錐的錐角大。如果從相同的高度同時由靜止釋放兩個紙錐,以下選項正確的是　　　　。?
A.4號紙錐先到地面
B.5號紙錐先到地面
C.兩個紙錐同時到達地面
(4)如果紙錐在到達地面前做勻速直線運動,設4號紙錐勻速下落時所受阻力為f1,5號紙錐勻速下落時所受阻力為f2,則f1　　　　(選填“>”“<”或“=”)f2。?
【解法指導】 力能改變物體的運動狀態,是這類探究問題的核心所在。當物體所受合力的方向與運動方向相同時,物體將做加速運動;當物體所受合力的方向與運動方向相反時,物體將做減速運動;當物體所受合力的方向與運動方向不在一條直線上時,物體將做曲線運動;當物體受平衡力或不收任何外力時,物體將保持靜止或勻速直線運動狀態。
能改變物體運動狀態的力,最常見的就是摩擦力。因此這類探究題往往與物體受到的摩擦力聯系在一起。當然在這類探究問題中,二力平衡知識的應用是及其重要的。
1.[2018·湖州] 小華和小麗在觀摩一次自行車比賽中,看到運動員在轉彎時,身體和自行車都是向彎道內側傾斜的,如圖T11-2所示。
圖T11-2
(1)騎自行車轉彎時,身體為什么要向彎道內側傾斜呢?小華提出了疑問。一旁的小麗說:“要想轉彎,必須受力。身體傾斜是為了給自行車一個向內側轉彎的力。”小華覺得小麗“要想轉彎,必須受力”的觀點很有道理,因為　。?
(2)我們平時騎自行車轉彎時,身體的傾斜沒有這么明顯。可為什么比賽時選手傾斜得這么明顯呢?且靠內道的選手轉彎時比外道選手傾斜得更明顯。使騎行的自行車轉彎的力的大小,可能與哪些因素有關呢?小華和小麗提出了兩種猜想。
猜想一:可能與騎行的速度有關。
猜想二:可能與圓弧形跑道的半徑有關。
圖T11-3
(3)接著,小華和小麗一起設計實驗,并在實驗室里通過實驗驗證猜想一。
把半徑為0.5米的半圓軌道(左端連著橫桿)通過橫桿在O點與墻壁活動連接(能繞O點在豎直方向自由轉動),軌道靜置于壓力傳感器上時,傳感器示數為1牛。讓質量為30克的同一小鋼球分別從距離傳感器表面不同高度的弧面A、B、C三處自由滾下,如圖T11-3所示。觀察、記錄每次壓力傳感器達到的最大示數(注:小鋼球到達最低點時的示數最大),記錄如下表。
小鋼球初始位置
A
B
C
距壓力傳感器高度/米
0.5
0.4
0.3
壓力傳感器達到的最大示數/牛
1.90
1.78
1.66
該實驗可以得出的結論是?　 。?
若要驗證猜想二,從控制變量角度考慮,需對上述實驗進行哪兩項改變?(不考慮小鋼球與軌道之間的摩擦)①　 ;?
②　 。?
(4)實驗后,他倆在與同學們的交流中,有了新的猜想:讓騎行的自行車轉彎需要的力還可能與人和車的總質量有關。于是,他倆又展開了后續實驗探究……
2.[2016·金華] 科學探究源于觀察和問題。拓展性小組同學觀察到下列現象,跳傘運動員在未打開降落傘時下落很快,打開降落傘后下落速度會減小;“瓢潑大雨”以很快的速度降落到地面,而“毛毛細雨”則緩慢地飄落到地面。
【查閱資料】 物體從高空下落時,速度越來越大,所受阻力也越來越大,當阻力增大到與重力相等時,將以某一速度做勻速直線運動,這個速度被稱為物質下落的收尾速度。
【提出問題】 物體從高空下落時的收尾速度與什么有關?
【建立猜想】 ①可能與物體的橫截面積有關;
②可能與物體的　　　　　 　有關。?
【設計方案】 同學們經討論后認為,可以用小球作為理想化模型來代替生活中的不規則物體作為研究對象進行探究。于是同學們決定取5個不同小的球進行實驗,在相同環境條件下,分別從一定高度(足夠高)由靜止下落,來研究小球從高空下落時的收尾速度與哪些因素有關。
小球編號
1
2
3
4
5
小球質量m/g
2
5
5
5
45
小球半徑r/m
0.05
0.05
0.10
0.25
0.15
小球收尾速度v/(m·s-1)
16
40
10
1.6
?
【得出結論】
(1)比較1、2號小球的相關實驗數據,可以得到的結論是　 。?
【拓展應用】
(2)根據表中數據,推測5號小球的收尾速度v=　　　　m/s。?
(3)請你結合上述探究,解釋“跳傘運動員打開降落傘后比打開降落傘前收尾速度小”的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ?
考向二　有關浮力的探究
2 [2018·淄博] 小明利用彈簧測力計、燒杯、小桶、石塊、細線等器材探究“浮力大小與排開液體的重力的關系”。
(1)部分實驗操作步驟如圖T11-4所示,遺漏的主要步驟是　　　　　,若將遺漏的步驟標注為D,最合理的實驗步驟順序是　　　　。(用實驗步驟對應的字母表示)?
實驗步驟
A
B
C
D
彈簧測力計
示數/N
1.6
1.8
0.5
0.3
圖T11-4
(2)小明進行實驗并把數據記錄在表中。從表中數據可知石塊受到的浮力是　　　　N,排開液體的重力是　　　　N。小明根據它們的大小關系歸納出了實驗結論并準備結束實驗,同組的小麗認為實驗還沒有結束,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,接下來的實驗操作應該是　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)實驗結束后,小明還想進一步探究浮力大小是否與物體的密度有關,可取　　　　相同的鐵塊和鋁塊,使其浸沒在同種液體中,比較浮力的大小。?
【解法指導】 有關浮力的探究實驗主要有兩個方面的探究:影響浮力大小因素的探究和浮沉條件的探究。在探究決定浮力大小的因素時,會出現多個變量,因此必須注意控制變量法的應用。在題目中往往會出現一些干擾的因素,比如物體的密度、形狀、重力、浸入的深度等等,在解題要注意排除。浮力大小只與排開液體的體積和液體的密度有關。
1.[2018·舟山] 某課外興趣小組同學利用彈簧測力計和量筒探究“浮力的大小與排開液體多少的關系”,設計了如下實驗步驟和數據記錄表格:
圖T11-5
①在量筒中加入水,讀出量筒內水面位置的刻度。
②把系有細線的鐵塊掛在彈簧測力計的掛鉤上,測出鐵塊的重力。
③把掛在彈簧測力計下的鐵塊浸沒在盛有水的量筒里,再次讀出彈簧測力計的示數。
④讀出量筒內水面位置升高后的刻度。
⑤計算鐵塊排開水的體積,求出鐵塊排開的水受到的重力。
鐵塊浸沒時彈簧測力計的示數/N
鐵塊在水中受到的浮力/N
水的體積/cm3
水和鐵塊的總體積/cm3
排開水的體積/cm3
排開的水受到的重力/N
(1)實驗過程中,小組同學發現設計的表格中缺少一項,該項是　　　　　　　　。補充完整后,完成實驗。分析數據得出結論:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于物體排開的液體受到的重力。?
(2)實驗后,該組同學進行了反思:
①量筒中不能加入太多的水,否則無法直接測出　　　　　　　　　　,從而不能得出實驗結論。?
②通過以上實驗得出的結論不可靠,理由是　　　。?
A.沒有進行多次重復實驗
B.沒有換用其他液體進行實驗
C.沒有進行物體部分浸入水中時的實驗
2.[2017·寧波] 為何漂浮在水面上的竹筷一般都是橫躺著而不是豎直的?這一現象引起了小科的思考。
【思考】 漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用,因為它們是一對　　　　力,所以竹筷應該能豎直地靜止在水面上,但事實并不如此。?
【實驗】 小科以內含金屬塊的中空細塑料管模擬竹筷進行實驗探究。如圖T11-6所示,把一個質量適當的金屬塊固定在一根底端封閉的中空細塑料管內的不同位置后,分別輕輕地豎直放到水和濃鹽水中,觀察它是否能始終保持豎直。觀察到的實驗現象如下表:
圖T11-6
金屬塊位置
液體　　　　
a
b
c
d
水
不能
不能
能
能
濃鹽水
不能
不能
不能
能
【分析】 (1)把金屬塊和塑料管視為一個物體, 金屬塊位置的改變,會改變物體的　　　　位置。相同條件下,這一位置越低,細管在液體中能豎直漂浮的可能性越大。?
(2)分析金屬塊固定在c點時,細管放入水和濃鹽水中時的實驗現象可知,相同條件下,浮力作用點的位置相對細管底端越　　 　(選填“高”或“低”),細管在液體中能豎直漂浮的可能性越大。?
其實,上述實驗現象還需要用杠桿、能的轉化等知識來解釋,有待于繼續研究……
3.[2016·湖州] 小明在學習物體浮沉條件時,由于調制食鹽水密度的操作不夠精準,導致實驗中雞蛋很難懸浮在食鹽水中。于是他對實驗進行了改進:分別用量筒和燒杯等器材配制了三杯不同質量分數的酒精溶液,其中圖甲B燒杯中的酒精與水的體積比為9∶6。用注射器吸取密度為0.9克/厘米3的食用油,分別在三杯酒精溶液中部注射一團油滴,一段時間后,如圖T11-7甲所示。再過一段時間后,小明觀察到油滴所處的狀態如圖乙所示。
為此,他做了如下探究:
圖T11-7
【提出問題】
【建立假設】 假設一:可能是油滴的密度變小了。
假設二:可能是酒精溶液的密度變大了。
【實驗方案】 針對假設一的實驗:用注射器吸取圖乙任一燒杯中的油滴,將油滴注入某一溶液中,觀察其浮沉狀況。
針對假設二的實驗:先測定酒精溶液密度為ρ1,敞口放置一段時間后再次測定它的密度為ρ2,比較ρ1和ρ2的大小。
【得出結論】 油滴密度不變,酒精溶液密度變大。
請回答:
(1)根據小明所作的假設,推測小明所提的問題是:　　　　　　　　　　　　　　　　??
(2)針對“假設一”的實驗中,提到的某一溶液是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)小明經過思考,對“酒精溶液密度變大”這一結論作出合理的解釋,即　。?
考向三　有關壓強的探究
3 [2017·金華] 某興趣小組用如圖T11-8所示裝置進行探究影響液體內部壓強的因素實驗。
圖T11-8
已知:①a、b兩點壓強等于外界大氣壓(大氣壓保持不變);②a點壓強等于a點上方液柱壓強與左管內氣壓p1之和;③b點上方壓強等于b點上方液柱壓強與右管內氣壓p2之和;④液體1和液體2密度不同。
該小組同學先關閉K2打開K和K1,用抽氣機抽氣,進行多次試驗;再關閉K1打開K和K2,重復上述操作,具體數據記錄如下表:
液體
種類
液體1
液體
種類
液體2
實驗
次數
第一
次
第二
次
第三
次
實驗
次數
第四
次
第五
次
第六
次
液柱高
度h1/cm
10
20
30
液柱高
度h2/cm
10
20
30
左管內氣
體壓強
p1/kPa
99
97
95
右管內氣
體壓強
p2/kPa
100
99
98
(1)以下探究過程所用到的方法與本實驗中所用到的方法明顯不同的是　　　　　。?
A.探究磁極間的相互作用規律
B.探究壓力的作用效果與受力面積大小的關系
C.探究滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系
D.探究物體重力勢能大小與物體被舉高高度的關系
(2)通過比較第一次和第四次所測得的數據,可以探究　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)通過比較第四、第五、第六三次所測得的數據,可以得出的結論是?
　　　　　　　　　　　　。?
(4)探究液體壓強與密度關系時,為了使結論更具普遍性,該小組同學還應如何繼續實驗(請寫出實驗思路,不需要具體步驟)　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
考向四　有關功和能的探究
4 [2018·臺州] 將普通塑料水管進行改裝,能做多個實驗。將塑料水管①側面開口并標上刻度,再將塑料水管②在側面不同高度開兩個大小合適的口。
(1)將兩根塑料管按圖T11-9甲連接,選合適的滑塊放入管①,將一鋼球從管②的其中一口放入后,靜止釋放。觀察并記錄　。?
取出鋼球,將滑塊移回原位,將鋼球從另一個口放入,重復實驗。該實驗可驗證動能大小與　　　　　　的關系。?
(2)將兩根塑料管按圖乙連接驗證“重力勢能大小與質量的關系”請你寫出實驗步驟:?
　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
圖T11-9
【解法指導】 有關功和能的探究著重于機械能的探究。機械能包括動能和勢能,其中動能大小與物體的質量和速度有關,重力勢能的大小與物體的質量和被舉高的高度有關,因此在實驗設計時會出現控制變量法的運用。其次功和能大小的體現會用到轉換法。
本題中能量的大小可以通過觀察滑塊被撞擊后移動的距離來表示,鋼球在管②不同的高度可以控制鋼球的速度或鋼球被舉高的高度。
1.[2018·金華] 相關資料表明,大部分重大交通事故都是因為汽車超載、超速造成的。興趣小組決定對超載、超速問題進行一次模擬探究,經過討論后認為,可以用小球作為理想模型,代替汽車作為研究對象。如圖T11-10,將小球從高度為h的同一斜面上由靜止開始滾下,推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下來。完成甲、乙、丙三次實驗,其中h1=h3>h2,mA=mB圖T11-10
(1)把小球放在同一高度由靜止開始沿斜面滾下是為了控制　　　　　　　相同。?
(2)實驗中超載、超速帶來的危害程度用　　　　　　　　　表示。?
(3)探究超載帶來的危害時,選擇甲、乙、丙三次實驗中的　　　　　　　進行比較。?
(4)為比較超載、超速帶來的危害程度,興趣小組利用上述器材進行定量研究。得到數據如下表:
小球
質量/克
高度/厘米
木塊移動距離/厘米
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
請根據上表數據分析,貨車超載20%與超速20%兩者相比,潛在危害較大的是　　　　　　。?
2.[2018·包頭] 在“探究物體動能與質量和速度的關系”實驗中,將鋼球從某一高度由靜止釋放,鋼球擺到豎直位置時,撞擊水平木板上的木塊,將木塊撞出一段距離,如圖T11-11所示。
圖T11-11
實驗
次數
鋼球質
量m/g
鋼球下擺
高度h/cm
木塊滑行
距離s/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30
(1)本實驗使鋼球獲得動能的操作方法是?　　　　　　。?
(2)從上表數據可以看出,實驗中控制了　　　　相同,從而探究動能與　　　　的關系。?
(3)第1次實驗時若不考慮能量損失,鋼球對木塊最多可做　　　　J的功;第3次實驗時,木塊被撞后滑出木板無法記錄數據,需要重做第三次實驗,甲同學建議換用同樣較長的木板,乙同學建議換一個較大的木塊,丙同學建議降低鋼球下擺的高度,你認為應當采用　　　　同學的建議。(g取10 N/kg)?
(4)由上述實驗數據和現象可得出結論:?　　　　　　　　。?
3.[2018·寧波] 據報道,高空墜物傷人事件時有發生。某專業研究小組對物體從高空落到地面的破壞力進行如下實驗研究:
實驗器材:1 cm厚的石膏板若干,質量為50 g的雞蛋數枚。
實驗過程:無風環境下,將雞蛋從樓上靜止釋放,砸中鋪在草坪上的石膏板,記錄實驗現象。
實驗序號
樓層
實驗現象
1
5
雞蛋破碎,石膏板凹陷且出現一圈圈螺旋狀的裂紋
2
15
雞蛋破碎,石膏板被砸中的地方出現小坑且破裂
3
25
雞蛋破碎,發出巨響,石膏板被擊穿
(1)實驗中,雞蛋從高空墜落的破壞力可以通過　　　　　　反映出米。?
(2)根據實驗現象,可以得出:同一物體從高空落到地面的破壞力與　　　　　　有關。?
(3)實驗后,小科對高空落下的雨滴不會對人造成傷害感到好奇。他通過查閱資料知道:雨滴從高空落下的過程中,受到的空氣阻力與雨滴速度的平方成正比,達到最大速度后,雨滴勻速落向地面。雨滴下落過程中機械能　　　　　　(選填“增大”“不變”或“減小”)。?
對于下落的雨滴不傷人的現象,小科將進一步探究。
4.[2017·衢州] 大家都知道:“摩擦生熱”。那摩擦做功與生熱之間存在怎樣的關系?
圖T11-12
焦耳等科學家運用多種方法、不同實驗,測出做功(W)和做功產生的熱(Q)兩者之間的比值關系。其中最經典的是1847年焦耳設計的槳葉輪實驗:如圖T11-12甲,在一個裝滿水的絕熱桶里放入銅制的翼輪,多次用下落的重物帶動翼輪上的葉片轉動,轉動的葉片與水摩擦,產生的熱使水的溫度升高。焦耳通過測量　　　　　　 　和重物下落的距離,計算出重物做的功,即翼輪克服水的摩擦所做的功(W);測量絕熱桶中水升高的溫度,從而計算出水吸收的熱(Q)。?
(1) 焦耳做這個實驗的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 ?
(2)小柯利用刻度尺、溫度計、天平、雙層真空平底圓柱體保溫杯、水等器材,粗略測量做功和做功產生的熱之間的比值關系。具體方案是:
①用刻度尺測量空保溫杯內部高度,記為h杯。
②用天平稱量一定質量的水,記為m水,用溫度計測出水的溫度,記為t1。
③將水倒入保溫杯中,測量杯中水的高度,記為h水。計算出h杯-h水,這也就是杯中水下落的高度。
④在保溫杯蓋子上安裝一支分度值為0.1 ℃的溫度計(連接處密閉絕熱),蓋緊保溫杯,如圖乙所示。
⑤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填寫操作),計算出水的重力所做的功(W)。?
⑥測出杯中水的溫度,記為t2,計算出水吸收的熱(Q)。
⑦根據步驟⑤⑥中的數據,得出兩者的比值關系。
5.[2017·溫州] 根據能量轉化與守恒定律,在與外界沒有熱傳遞的條件下,物體內能的增加量與外界對物體做功多少相等。為了驗證此規律,某興趣小組設計了如圖T11-13所示的實驗:在容器里裝一定質量的水,中間裝上帶有葉片的轉軸,轉軸上繞上繩子,繩子另一端通過滑輪與一重物相連;當重物下降時,繩子拉動轉軸轉動,帶動葉片旋轉,使容器里的水溫度升高,結合水的比熱容計算出水增加的內能,以此驗證水的內能增加量與重物的重力做功多少是否相等。
圖T11-13
(1)為了完成此實驗,除已提供測質量的電子天平外,還需要的測量工具有:　。?
(2)興趣小組在實驗過程中發現,水內能的增加量小于重物做功的大小,請寫出造成這種現象的一種原因:　。?
(3)改進實驗后,獲得了如下數據,規律得到驗證。
實驗序號
重物質量/千克
下降高度/米
升高溫度/℃
1
20
5
0.5
2
20
10
1.0
3
20
15
1.5
4
10
10
0.5
5
30
10
1.5
6
40
10
2.0
若使容器內相同質量水的溫度升高2.5 ℃,則25千克的重物需下降　　　　米。?
類型二　電學探究實驗
考向一　有關電流與電壓、電阻的關系的探究
5 [2018·溫州] 為了探究“電流與電阻的關系”,小明用阻值不同的定值電阻、電壓為6伏的電源、滑動變阻器(20歐　2.5安)等器材按圖T11-14甲方式連接電路,進行如下實驗。
圖T11-14
①將4歐的R1接入電路,當電壓表示數為4伏時,記錄電流表的示數。
②用R2替換R1,發現無論如何左右移動滑片P,電壓表指針在4伏的刻度左右擺動,但無法準確指在4伏的刻度線上。
老師告知小明:滑動變阻器的線圈結構如圖乙所示,因此無法連續改變接入電路的有效阻值,當定值電阻與滑動變阻器最大阻值相比過小時,會導致步驟②現象發生。
③用一根阻值為0.5歐的電阻絲制作一個可連續改變阻值的旋鈕式變阻器,并按圖丙方式接入電路,繼續實驗。通過調節滑片P和旋鈕觸片Q使電壓表示數為4伏,此時電流表示數如圖丁所示。
(1)圖丁中電流表的示數為　　　　安。?
(2)步驟③中滑片P和旋鈕觸片Q處在如圖丙所示的位置時,電壓表示數略超過4伏,則小明應如何調節滑片P和旋鈕觸片Q,使電壓表示數為4伏??　　　　　　　　　　　　　。?
(3)小明利用圖甲電路繼續他的探究實驗,仍保持定值電阻兩端的電壓為4伏,則下列定值電阻可用來替換R1進行實驗的有　　　　(可多選)。?
A.15歐 B.25歐
C.35歐 D.45歐
【解法指導】 在探究電流與電壓、電阻關系的實驗中,首先要注意實驗設計的核心思想——控制變量法。即當探究電流與電阻的關系時,需保持電壓不變;而在探究電流與電壓的關系時,需保持電阻不變。為了實現控制變量法,該實驗中的變阻器相當重要,它不僅能分擔電壓保護電路,而且能控制用電器兩端的電壓。另外我們在表述此類探究問題的結論時,一定要注意結論的前提條件的表述,即要體現控制變量的內涵。
1.[2017·嘉興] 在探究電流與電壓關系的實驗中,同學們設計了如下三種電路:
圖T11-15
(1)甲同學認為圖b電路比圖a電路好,理由是:　　　　　　　　　　。乙同學認為圖c電路比圖b電路更好,理由是圖c電路便于多次實驗。?
(2)乙同學利用圖c電路(其中電阻R=5 Ω) 完成了本實驗,測得數據如下:
實驗次數
電壓U/V
電流I/A
電壓電流
1
1
0.2
2
2
0.4
3
4
0.8
分析表格數據,可得出的結論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)實驗操作過程中,丙同學發現滑動變阻器損壞,但經過思考后利用圖b電路最終也完成了多次實驗,該同學的做法是　 。?
2.[2017·寧波] 做“串聯與并聯電路中電流、電壓的關系”實驗時,實驗用的兩個燈泡L1、L2上分別標有“2.5 V”和“3.8 V”字樣,電源電壓恒為2.5 V。
圖T11-16
(1)串聯時,小科連接了如圖T11-16甲所示的電路。閉合開關,兩燈均不發光。小科猜想是燈泡L1的燈絲斷了,就用一根導線的兩端在燈泡L1兩接線柱處同時試觸,若看到燈泡L2　　　　,說明小科的猜想正確。?
(2)并聯時,小科連接了如圖乙所示的電路。閉合開關前,小科檢查發現電路連接有誤,但只要改動一根導線即可。請你在要改動的這根導線上打“×”,并用筆畫線代替導線,將圖乙中的電路連接正確。
(3)改正電路后繼續實驗,小科記錄的數據如下表:
物理量
電流
電壓
串聯
電路
IA=
0.16 A
IB=
0.16 A
IC=
0.16 A
UL1=
0.9 V
UL2=
1.6 V
U總=
2.5 V
并聯
電路
IL1=
0.34 A
IL2=
0.20 A
I總=
0.54 A
UL1=
2.5 V
UL2=
2.5 V
U總=
2.5 V
學習了歐姆定律以后,小科發現:根據串聯電路中的數據,可計算得到RL1=5.63 Ω,根據并聯電路中的數據,可計算得到RL1=7.35 Ω。造成這一差異的根本原因是燈絲電阻的大小隨著　　　　的升高而增大。?
3.[2017·臺州] 小科利用如圖T11-17甲所示的電路探究電流與電阻的關系,已知電源電壓為6 V且保持不變,實驗所用電阻R的阻值分別為5 Ω、10 Ω、20 Ω,滑動變阻器的規格為“30 Ω　2 A”。
圖T11-17
(1)請設計實驗數據記錄表。
(2)小科將5 Ω的電阻接入電路,閉合開關,調節滑動變阻器使電壓表示數為2 V,讀出相應的電流值記錄在表格中;然后更換電阻重復上述實驗。當接入20 Ω的電阻時,發現無論怎樣調節滑動變阻器,電壓表示數都無法達到2 V,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　。?
(3)小科用圖乙所示電路測未知電阻Rx的阻值,圖中R0為定值電阻。他先將導線a端接到電流表“-”接線柱上,電流表示數為I1,然后將導線a端接到電流表“3”接線柱上,電流表示數為I2,則Rx的阻值為　　　　　　　　　　(用I1、I2、R0表示)。?
4.[2017·溫州] 為了探究小燈泡電流與電壓的關系,小明選擇額定電壓為2.5 V的小燈泡、電壓為4 V的電源以及其他相關器材按圖T11-18連接電路,進行實驗。
圖T11-18
(1)閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,當觀察到　　　　　 　　時,可以判斷此時小燈泡正常發光。?
(2)在實驗過程中,小明將滑動變阻器的滑片從A端開始移動,直到燈泡正常發光,在此過程中測得小燈泡電流和電壓的幾組數據,并正確畫出曲線a,如圖T11-19所示。該實驗中小明選擇的滑動變阻器可能是　　　　。?
圖T11-19
A.滑動變阻器R1(20 Ω,3 A)
B.滑動變阻器R2(50 Ω,2 A)
C.滑動變阻器R3(2000 Ω,0.25 A)
(3)小明在圖T11-19中還畫出了本實驗中滑動變阻器的電流隨電壓變化的曲線b,老師據圖指出該曲線是錯誤的,其理由是?　 。?
考向二　有關電阻、電功率的測定
6 [2017·麗水] 小科連接好如圖T11-20所示電路,閉合開關,按一定操作來測量“小燈泡的電阻”,獲得實驗數據如下表:
圖T11-20
實驗次數
1
2
3
4
電壓U/V
2.5
2.0
1.5
1.0
電流I/A
0.22
0.20
0.17
0.13
電阻R/Ω
11.36
8.82
7.69
(1)表中第2次實驗時,小燈泡電阻為　　　　Ω。?
(2)將表中電流、電壓數據轉換為I-U圖像,下列圖像中正確的是　　　　。?
圖T11-21
(3)小科發現第3、4兩次實驗小燈泡不發光,出現這種現象的原因是　　　　　　　　　　　。?
(4)小君按小科的方法連接好電路,閉合開關后發現小燈泡不發光,電流表指針不偏轉,電壓表指針偏轉,若此電路只有一處故障,你認為故障是　　　　　　　　　　　 　。?
1.[2018·紹興] 小敏用圖T11-22甲所示電路來測定某定值電阻的阻值。
圖T11-22
(1)閉合開關前,要將滑動變阻器滑片滑到　　　(選填“A”或“B”)端。?
(2)閉合開關后,發現只有一只電表的指針發生偏轉。請結合圖甲電路分析產生此現象的原因是　　　　　　　　　　。?
(3)排除故障后,進行三次實驗,測得數據如下表。表中第二次實驗的電流可從圖乙中讀取,根據這三次測得的數據求得此電阻的阻值為　　　　歐(保留一位小數)。?
實驗次數
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
(4)下列實驗電路圖中,也能夠得出定值電阻Rx阻值的電路有　　　　。?
圖T11-23
2.[2016·海南] 小華在“測量小燈泡的額定功率”的實驗中,所用小燈泡上標有“3.8 V”字樣,電源電壓恒為6 V。
(1)根據圖T11-24甲所示的電路圖,請用筆畫線代替導線,完成圖乙所示實物圖的連接。
圖T11-24
(2)電路安裝并調試好后開始實驗,小華在調節滑動變阻器滑片的過程中,眼睛應注視　　　　　的示數,當小燈泡正常發光時,電流表的示數如圖丙所示,該電流值為　　　　A,則小燈泡的額定功率為　　　　W。?
(3)小華剛準備拆除電路結束實驗時,同組的小紅提出,在調節滑動變阻器滑片使小燈泡正常發光時,電壓表的示數很難準確達到,由此可能造成一定的測量誤差,她認為小華可以在前面(2)操作的基礎上,對電路稍作改動,就能提高測量數據的精確度。請你幫小紅補全測量步驟(補全步驟時必須準確闡述接法和操作要點):
①斷開開關,?　 ;?
②閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數為　　　　V,并讀出此時電流表的示數;?
③計算出小燈泡的額定功率。
3.在“測定小燈泡的電功率”的實驗中(小燈泡有“3.8 V”字樣),電源電壓恒定。
圖T11-25
(1)請你用筆畫線代替導線,將圖T11-25甲中的實物電路連接完整,要求滑動變阻器滑片P向右滑動時燈泡變亮。
(2)在檢查連接時,變阻器滑片P應移到　　　　(選填“A”或“B”)端,目的是為了保護電路。?
(3)實驗時,要使小燈泡正常發光,應移動滑動變阻器滑片P使電壓表示數為　　　　,此時電流表示數如圖乙所示,通過燈泡的電流為　　　　A,燈泡的額定功率為　　　　W。?
(4)做完實驗后,小明看到實驗臺上有一個定值電阻R,上邊的數字模糊不清,想測出它的阻值,可是發現電壓表損壞,經過小組討論設計了如圖丙所示電路圖,小明認為利用前面的數據和這個電路圖,能測出R的阻值。請你簡述測量步驟,并寫出電阻R阻值的表達式?　 。?
考向三　有關影響電熱大小因素的探究
7 [2016·衢州] 為探究“電流通過導體產熱的多少與導體電阻的關系”,小科用如圖T11-26甲所示裝置進行實驗,圖中兩個250 mL的同規格燒瓶內裝有等體積的煤油,瓶塞上各插一根同規格的玻璃管,瓶內連接的電阻絲的阻值分別為5 Ω和10 Ω。
圖T11-26
【實驗步驟】
①連接好電路,將滑動變阻器的滑片移至　　　(選填“A”或“B”)端,分別標記兩燒瓶內玻璃管中液面的起始位置。?
②閉合開關,通電t0時間后,分別標記此時兩燒瓶內玻璃管中液面的位置。
③比較發現10 Ω電阻絲所在燒瓶內玻璃管中液面上升更高。
【推測結論】 在電流和通電時間相同的情況下,電阻越大,電流產生的熱量　　　　。?
【交流反思】 為使上述結論具有一定的普遍性,同學們討論了以下兩種方案:
方案一:在前一次實驗后,待玻璃管中的液面降回到起始高度后,按小科的實驗步驟②再次進行實驗,比較兩玻璃管內液面上升情況,得出結論。
方案二:用圖乙所示裝置替換圖甲中對應裝置(圖乙中兩個燒瓶規格相同,容積都為500 mL),按小科的實驗步驟①②進行實驗,比較兩玻璃管內液面上升情況,得出結論。
以上兩種方案,你認為可行的是　　　。?
【解法指導】 此題涉及實驗方案的評價,注意到這里設計不同的方案的主要目的是使結論具有一定的普遍性,也就是為了避免實驗的偶然性,避免偶然性的方法就是進行重復實驗。相比較而言,方案一只是簡單的重復,方案二換用不同的實驗樣本進行重復,使實驗結果更具有普遍性。
1.[2016·溫州] 某興趣小組利用圖T11-27甲所示裝置探究電流熱效應的影響因素,實驗步驟如下:
圖T11-27
①將阻值為10 Ω和20 Ω的電阻絲分別置于A、B兩個盛滿煤油的燒瓶中,按圖甲所示連接電路。
②閉合開關,將滑動變阻器的滑片移至某一位置,記錄此時電流表的示數I。通電一段時間,記錄A、B燒瓶中玻璃管內液面的變化髙度分別為Δh1、Δh2。
③斷開開關,直至玻璃管中的液面降回各自初始位置。
④閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,使電流表的示數為2I。當通電時間與步驟②相同時,記錄A、B燒瓶中玻璃管內液面的變化髙度分別為Δh3、Δh4,實驗數據如下表。
電流
大小
燒瓶玻璃管液面的變化高度
A燒瓶(RA=10 Ω)
B燒瓶(RB=20 Ω)
I
Δh1
Δh2
2I
Δh3
Δh4
(1)步驟②中的電流表示數如圖乙所示,此時電流為　　　　A。?
(2)本實驗通過設計串聯電路來探究電阻對電流產生熱量的影響,可以控制哪些變量相同??　　　　　　。?
(3)小明認為:要選擇“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”四個量中的某兩個量進行比較,就能說明“對電流產生熱量多少的影響,電流比電阻更大”,請比較這兩個量的大小關系:　　　　　。?
2.[2016·紹興] 如圖T11-28所示是探究“電流通過導體產生的熱量多少跟哪些因素有關”的實驗電路(燒瓶、煤油質量和玻璃管均相同)。瓶中的電阻采用金屬絲。
圖T11-28
(1)請完成電路的連接,要求滑動變阻器滑片向左移動時,電流表示數變小。
(2)實驗中,通過觀察?
來判斷電流通過導體產生熱量的多少。
(3)在電流與通電時間相同的條件下,選用長度和橫截面積都相同的兩種材料進行實驗。為了使實驗現象最明顯,可以選用下表中的銅與　　　　進行對比。?
長1 m、橫截面積1 mm2的幾種材料的電阻(20 ℃時)
材料
銅
鋁
鎢
鎳鉻合金
電阻/Ω
0.0175
0.029
0.053
1.0
(4)要進一步探究導體產生的熱量多少與電流是否有關,可以采取的方法是?　 。?
(允許改變元件位置、更換元件等,只要求寫出一種方法)
參考答案
◆分類突破
例1　(1)A　(2)紙錐下落的快慢與半徑無關,與錐角有關,錐角越小,下落越快　(3)B　(4)=
針對訓練
1.(1)力是改變物體運動狀態的原因　(3)其他條件相同時,使自行車轉彎所需要的力隨運動速度的增大而增大　①改變圓弧形軌道的半徑　②讓同一小鋼球在不同軌道上距壓力傳感器的同一高度自由滾下
2.【建立猜想】②質量(重力、形狀、空氣阻力等合理即可)
【得出結論】(1)在該實驗環境下,半徑相同的小球從高空落下時的收尾速度與質量成正比(或在該實驗環境下,半徑相同的小球從高空落下時的收尾速度隨質量的增大而增大)
【拓展應用】(2)40　(3)打開降落傘后橫截面積(或半徑、體積)增大
例2　(1)測量小桶的重力　DBAC
(2)0.2　0.2　只進行了一次實驗,偶然性較大　改變石塊浸入液體的體積(或換用不同的液體)重復實驗
(3)體積
針對訓練
1.(1)鐵塊的重力　(2)①水和鐵塊的總體積　②ABC
2.【思考】平衡　
【分析】(1)重心
(2)高
3.(1)油滴沉浮變化的原因是什么(或“為什么下沉的油滴會懸浮”,或“為什么懸浮的油滴會漂浮”)
(2)密度為0.9克/厘米3的液體(或“酒精與水的體積比為9∶6的酒精溶液”)
(3)酒精蒸發比水快
例3　(1)A
(2)液體內部壓強與液體密度的關系
(3)液體密度相同時,液體內部壓強隨液柱的升高而增大(合理即可)
(4)換不同密度的液體重復實驗(合理即可)
例4　(1)滑塊被撞擊后移動的距離　速度大小
(2)將一鋼球從管②的任一口放入后,靜止釋放,觀察并記錄滑塊被撞擊后移動的距離;取出鋼球,將滑塊移回原位,將另一質量不同的鋼球從同一個口放入,重復實驗
針對訓練
1.(1)速度　(2)小木塊移動的距離s
(3)甲、丙　(4)超速20%
2.(1)讓鋼球從高處擺下
(2)速度　質量
(3)0.06　甲
(4)速度一定時,質量越大,動能越大
3.(1)石膏板的形變程度(或被破壞程度)　(2)下落高度
(3)減小
4.所掛重物的重力(或質量)　
(1) 探究摩擦做功和產生的熱量的關系
(2)將保溫杯慢慢上下翻轉多次(或n次)
5.(1)米尺、溫度計
(2)由于轉軸處存在摩擦(或液體散熱)
(3)20
例5　(1)2
(2)將滑片P向右移,使電壓表示數略小于4伏,再將觸片Q沿逆時針轉動,直至電壓表示數為4伏
(3)ABC
針對訓練
1.(1)定值電阻能更好地保持電阻不變
(2)當電阻不變時,通過電阻的電流與電壓成正比
(3)改變電源電壓,進行多次實驗
2.(1)發光
(2)如圖所示
(3)溫度
3.(1)如下表所示
實驗次數
U=2 V(或電壓一定)
電阻/Ω
電流/A
1
2
3
(2)滑動變阻器最大阻值過小,不能分擔4 V電壓
(3)I2R0I1-I2
4.(1)電壓表示數為2.5 V　(2)B
(3)小燈泡與滑動變阻器串聯,兩電壓之和應等于4 V,而圖中曲線b與a交點處,電壓之和大于4 V
例6　(1)10　(2)A
(3)小燈泡的實際功率太小　(4)小燈泡斷路
針對訓練
1.(1)A　(2)電壓表和電流表的位置互換了
(3)10.3　(4)ACD
2.(1)如圖所示
(2)電壓表　0.3　1.14
(3)①把電壓表并聯在滑動變阻器兩端,將量程換為0~3 V
②2.2
3.(1)如圖所示
(2)A　(3)3.8　0.3　1.14
(4)①閉合S2,斷開S1,調節滑動變阻器,使電流表的示數為0.3 A,此時小燈泡正常發光,兩端電壓為3.8 V;②斷開S2,閉合S1,此時電流表的示數為總電流I;③表達式:R=3.8 VI-0.3 A
例7　B　越多　方案二
針對訓練
1.(1)0.24　(2)電流和通電時間　(3)Δh3>Δh2
2.(1)如圖所示
(2)玻璃管內液面上升的高度　(3)鎳鉻合金
(4)保持其他條件不變,改變滑動變阻器阻值(保持其他條件不變,更換不同電壓的電源)每次通電相同時間進行兩次實驗

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