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初中物理中考复习 专题35 综合类创新实验题（解析版）
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这是一份初中物理中考复习 专题35 综合类创新实验题（解析版），共44页。
专题35 综合类创新实验题
抓住考点学
中考物理试题在形式和内容上更加关注实验，关注科学探究，关注知识的形成过程和方法，尤其是有关科学探究中“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析论证、评估、交流合作”等环节的实验题目成为近几年中考考查的重点。
通过对中考实验探究题的分析，相信同学们对如何应对实验探究题已经有了一定的认识。同学们在日常的学习中应注重学习方式的转变，改变原有的单纯接受式的学习方式，避免死记硬背实验结论等不科学的学习方法，从知识的接受者转变为知识的发现者，把被动地接受、记忆的过程转变为发现、探究的过程。对如何掌握和获得知识的过程和方法予以关注，通过教材中重要的演示实验和学生实验理解知识的形成过程及研究方法，在实验中多动手、动脑，善观察，善提问，培养自己在实验中发现问题、提出问题、解决问题的能力。按照科学探究的环节去探索，去研究，通过自主探究获得实验结论并能把所得的实验结论与他人进行交流，能充分认识到交流与合作的重要性，勇于放弃或修正自己的观点。培养自己的评价能力，树立评价意识，建立评价的标准，采取自主、探究、体验与合作的学习方式来学习物理。
根据考点考
【例题1】在探究热电偶电路中电流的大小与哪些因素有关的实验中，老师先给出阅读信息学习材料，再按照要求完成探究任务。
把两种不同材料的导线（如铁丝和铜丝）组成图所示的闭合电路，当AB两端存在
温度差时（B端加热、A端放在冰水混合物中），电路中就会有电流通过，这就是塞贝克
效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属
丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。
（1）请您猜想：若其他条件不变，将图中的铁丝换成铜丝，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。
（2）请您继续猜想：若其他条件不变，将图杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。
（3）推理：图中的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由_________转化而来的。推理的依据是_________。
（4）实际应用：热电偶信号可以把温度信号转换成电信号，利用这种性质可以把热电偶做成___________。（写出它的一种应用）
【答案】（1）变为零；热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关。
（2）变小；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。
（3）内能；（4）温度计。
【解析】（1）热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关，材料不相同，闭合电路有电流。材料相同，闭合电路没有电流。
（2）跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。当温度差减小时，电路中的电流减小。
（3）电源是提供电能的装置，这个电能是由于接点A和B间的温度差不同而得到的，温度变化内能改变，所以电能是由内能转化的。
（4）接点A和B间的温度差不同，电流表读数不同，通过观察电流表读数就可以知道接点A和B间的温度差变化情况，所以利用这个装置原理可以制作温度计。
【例题2】小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小F与形变量△x的比值k恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知k1：k2＝1：2，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为△x1和△x2，则△x1：△x2＝ 。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能Ep＝k△x2，此时弹簧1和2弹性势能分别为Ep1和Ep2，则Ep1：Ep2＝ 。小丽将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时如图甲，两弹簧弹性势能之和为Ep甲．将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时如图乙两弹簧弹性势能之和Ep乙，则Ep甲：Ep乙＝ 。（已知如图甲情况下悬挂重物时弹簧1和2伸长量相同，整个实验中弹簧所受重力不计，且均处于弹性限度范围内。）
【答案】（1）2：1；（2）2：1； （3）2：9。
【解析】两根弹簧1和2分别挂同一物体静止时，弹力与重力是一对平衡力，大小相等，
则有：F1＝F2＝G，由题意知，F＝k△x，
所以，△x1：△x2＝：＝：＝：＝2：1。
由Ep＝k△x2得，弹簧1和2弹性势能分别为：
Ep1＝k1，Ep2＝k2，
则有：Ep1：Ep2＝k1：k2＝1×22：2×12＝2：1。
将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时，
则有：k1△x1甲+k1△x2甲＝G，并且△x1甲＝△x2甲，
由以上两式可解得：△x1甲＝△x2甲＝，
则图甲两弹簧弹性势能之和为：
Ep甲＝k1+k2＝（）2（k1+k2）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时，由G＝F＝k△x得，
△x1乙＝，△x2甲＝，
则图乙两弹簧弹性势能之和：
Ep乙＝k1+k2＝k1（）2+k2（）2﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②化简得，＝＝＝。
【例题3】（2020天津）为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变）､一个阻值为的定值电阻､一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图所示｡未使用时，盒内开关断开，电流表无示数｡使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数､开关断开时电流表的示数，经计算得知的阻｡
请你解答如下问题：
(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图（ ）；
(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻的数学表达式______｡（请注明所选择的电路，表达式用已知量和测量量表示）
【答案】 (1)
(2) 第一种电路；第二种电路
【解析】(1)第一种电路图设计，让待测电阻与定值电阻并联，开关控制所在支路，电流表测干路电流，如下图所示。
第二种电路图设计，让待测电阻与定值电阻串联，开关与并联，电流表测整个电路的电流，如下图所示
(2)第一种电路，当开关断开时，电路中只有待测电阻接入电路，两端的电压即为电源电压，即
①
当开关闭合时，待测电阻与定值电阻并联，电流表测干路的电流，两电阻两端电压为电源电压，即
②
联立①②解得
第二种路，当开关断开时，待测电阻与定值电阻串联，通过电阻的电流为；此时电源电压为
③
当开关闭合时，定值电阻被短路，电路中只有接入电路，则电源电压为
④
联立③④解得
结合考点练
1．小强对热现象的有关实验进行如下探究：
（1）在探究“冰熔化时温度的变化规律”实验中用“水浴法”加热，其目的是使冰 ；根据图甲可知，冰属于晶体。
（2）完成上述实验后，小强换用其它装置继续探究“水沸腾时温度变化的特点”。加热一段时间后，烧杯内的水温度升高，是通过 方式增加水的内能。图乙水的沸点没有达到100℃，可能是当地大气压强低于1标准大气压。
（3）结合两次实验图象可知：冰的熔化过程和水的沸腾过程具有的共同特点是 。
【答案】（1）均匀受热；（2）热传递；（3）继续吸热，温度不变。
【解析】（1）实验装置用水浴法加热，可以使冰均匀受热；
由表格数据知，冰在熔化过程中，继续吸热、温度保持不变，有一定的熔化温度，因此冰属于晶体。
（2）实验中，水从火吸收热量、内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能。
由图知，由所绘制的乙图象可知，水的沸点低于100℃，此时周围环境的大气压低于一标准大气压；
（3）冰是晶体，晶体在熔化的过程中需要吸热，但温度不变；水在沸腾时，吸收热量，但温度不变。
2.（2020南京）用纸杯做以下物理小实验：
(1)图甲中，用两个三角板和直尺量得纸杯杯口直径为______cm；
(2)图乙中，纸杯底部有一圆孔，用塑料薄膜蒙住杯口，拍打薄膜发出声音，烛焰晃动，说明声音具有______；
(3)图丙中，在纸杯旁用吸管吹气，纸杯向______（选填“左”或“右”）滚动，这是因为气体流速越大，压强越______；
(4)图丁中，用与头发摩擦过的塑料吸管靠近纸杯一侧，纸杯被吸引。以下事例中原理与此相同的是______（填字母）。
A．磁铁吸引铁屑
B．挤压后的吸盘吸在瓷砖上
C．干手搓开的新塑料袋吸在手上
【答案】 (1)7.20 (2)能量 (3) 右 小 (4) C
【解析】(1)由图甲可知，刻度尺的分度值是1mm，纸杯杯口直径为
10.20cm-3.00cm=7.20cm
(2)由图乙可知，拍打薄膜发出声音，发现烛焰晃动，说明声音可以传递能量。
(3)由图丙可知，在纸杯右侧用吸管吹气，右侧空气流速大、压强小，小于左侧的压强，在压强差的作用下纸杯向右滚。
(4)用与头发摩擦过的塑料吸管靠近纸杯一侧，纸杯被吸引，因为塑料吸管被摩擦后带电，有吸引轻小物体的性质。
A．磁铁吸引铁屑，因为磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，不符合题意。
B．挤压后的吸盘吸在瓷砖上，是大气压的作用，不符合题意。
C．干手搓开的新塑料袋吸在手上，因为摩擦起电后带静电，会吸引轻小物体，符合题意。
3．新冠病毒疫情期间人们常用消毒液消毒。小雯同学为了测定某消毒液的密度，做了如下实验。
（1）将天平放在水平台面上，把游码移至称量标尺左端的“0”刻度线上，调节_________使指针对准分度标尺的中央刻度线。
（2）先向烧杯中倒入适量的消毒液，测出烧杯和消毒液的总质量如图甲，为_________g；然后将烧杯中的一部分消毒液倒入量筒，体积如图乙，为_________mL；再用天平测量剩余消毒液和烧杯的总质量为31.6g。根据以上数据，可得消毒液的密度为_________kg/m3。
（3）小慧同学在家里也想做这个实验，但没有天平，于是她利用家里现有的器材进行实验，如图丙：
①将两个相同的小桶分别挂在均匀支架两端的A、B点上，已知O是支架中点，AO=OB；②先将适量的被测消毒液倒入左边的小桶中；在右边的小桶中慢慢加入水，直至支架两端在水平位置__________为止；
③将小桶中的消毒液和水分别倒入量筒中，测得消毒液和水的体积分别为V1、V2；④消毒液密度的表达式ρ=__________（用已知量和测量量表示，已知水的密度为ρ水）。
【答案】平衡螺母 62.2g 34 平衡
【解析】(1)在正式测量前，需要将天平调平，大约分三步：一是将其放在水平工作台上，二是将游码归零，三是通过调节平衡螺母使其横梁在水平位置平衡。
(2)两个砝码的总质量为60g，游码所对的值为2.2g，故测出的总质量为
60g+2.2g=62.2g
对量筒读数时，视线要与最低液面相平。30mL与40mL之间分成5个小格，一格代表2mL，故筒中液体体积为34mL。
烧杯与剩余液体质量为31.6g，则倒入量筒中的液体质量为
62.2g－31.6g=30.6g
液体的密度为
(3)①此实验的设计思路是通过杠杆平衡，找出消毒液与水的重力、质量的关系，故应该加水至杠杆在水平位置平衡。
②杠杆平衡，且两个力臂相等，故杠杆两端受到的作用力是相等的，即左右两端小桶与其中液体的重力相等。又因为是小桶是相同的，所以，桶中的消毒液重力与水的重力是相等的，消毒液与水的质量是相等的
即
根据质量、密度、体积三者间的关系有
消毒液的密度为
4.（2020广东省）受“曹冲称象”的启发，小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水（密度为ρ水）、油性笔等，测量小玻璃珠的密度，如图所示，实验步骤如下（请将步骤④补充完整）：
①如图甲，取一定数量的小玻璃珠放入空碗中，再把碗放入盛有水的水盆中，用油性笔在碗外壁上标记水面的位置；
②如图乙，往量筒内倒入适量的水，记下量筒中水的体积V1；
③如图丙，取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中，记下小玻璃珠和水的总体积V2；
④如图丁，将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内，直到标记处与碗外水面______，记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3。
完成下列填空（选用V1、V2、V3和ρ水，表示以下物理量）：
(1)小玻璃珠的总体积为V=______；
(2)小玻璃珠的总质量为m=______；
(3)小玻璃珠密度的表达式为ρ=______；
(4)在不改变实验方法的前提下，请提出一条提高测量精度的措施：______（示例：在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗）。
【答案】 相平 (1) (2) (3) (4)换用分度值更小的量筒
【解析】④如图丁，将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内，直到标记处与碗外水面相平，记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3。
(1)小玻璃珠的总体积为
(2)图丙与图丁中量筒所测的体积差值即为丁图碗中水的体积
小玻璃珠的总质量与丁图碗中的水质量相同，即为
(3)小玻璃珠密度的表达式为
(4)换用分度值更小的量筒，可提高测量精度。
5.（2020山东泰安）现有如下实验器材：待测电源（电压大约在16V～18V之间）、一个实验室用的量程为0～15V的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为R1=1kΩ、R2=10Ω、R3=20Ω）、导线若干。
请你利用实验器材，并从三个电阻中选择两个电阻，设计实验测量出电源电压值，根据要求完成下列问题。
(1)选择的两个电阻是______和______；
(2)在虚线框中画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。______
(3)测量步骤及所需测量的物理量（用字母表示）______；
(4)电源电压值的表达式（用已知物理量字母和测量物理量字母表示）U0=______。
【答案】 (1) R2 (2) R3 (3) (4)见解析
(5) 或U1＋
【解析】(1)由于R1=1kΩ，阻值较大，分得的电压较大，所以选择电阻R2和R3。
(2)将R2和R3串联，电压表测量R2两端的电压，如图所示：
(3)闭合开关S，读出电压表的示数U1。
(4)由串联电路电流的规律和欧姆定律可知通过电路的电流I=I2=
电源电压
U=I(R2+R3) =(R2+R3)= U1＋
6．（2020江苏淮安）某小组在“设计一个模拟调光灯”的活动中，现提供以下器材：直流电源（电压为4V）、电流表、电压表、小灯泡（2.5V、0.3A）、灯座、开关、导线、多种规格的定值电阻、多种铅笔芯、金属回形针。设计要求：灯泡的亮度能在较大范围内连续调节且不能被烧坏。
（1）金属回形针可在铅笔芯上来回滑动，设计电路时可将铅笔芯与金属回形针的组合视为 。
（2）为了电路安全，需要从下列选项中选取一个合适的定值电阻作为保护电阻（ ）
A.5Ω B.15Ω C.25Ω D.50Ω
（3）如图甲所示为设计电路的一部分，请在虚线框内将电路图补充完整。
（4）连接好电路，闭合开关，无论怎样移动金属回形针，灯泡亮度的变化都很小，造成该现象的原因： 。
（5）重新调整好电路，闭合开关，移动金属回形针，可实现灯泡的亮度有较大变化。当电压表示数U＝2.0V时，电流表的示数I如图乙所示，I＝ A．小灯泡消耗的实际功率P＝ W．
【答案】（1）滑动变阻器；（2）A；（3）如解析图所示；（4）铅笔芯的最大阻值太小；（5）0.26；0.52。
【分析】（1）滑动变阻器是通过改变电阻丝连入电路的长度改变电路的电阻大小；
（2）已知电源电压和小灯泡的额定电压为2.5V及灯的额定电流为0.3A，灯正常工作时，由串联电路电压的规律得出要分去的电压，由欧姆定律求出灯之外的电阻，据此分析；
（3）根据要求，将变阻器与定值电阻串联连入电路中；
（4）连接好电路，闭合开关，无论怎样移动金属回形针，灯泡亮度的变化都很小，说明电路中的电流变化很小，则电路的总电阻变化较小，据此分析；
（5）根据电流表选用小量程确定分度值读数，根据P＝UI求出小灯泡消耗的实际功率。
【解答】（1）金属回形针可在铅笔芯上来回滑动，设计电路时可将铅笔芯与金属回形针的组合视为滑动变阻器；
（2）由题知，电源电压为4V，小灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.3A，
则灯正常工作时，要分去的电压为：U′＝4V﹣2.5V＝1.5V，
由欧姆定律I＝可得，灯之外的电阻为：R＝＝＝5Ω，
为了电路安全，需要选取阻值为5Ω的定值电阻作为保护电阻，即选A；
（3）如图甲所示为设计电路的一部分，将变阻器与定值电阻串联连入电路中，如下图所示：
（4）连接好电路，闭合开关，无论怎样移动金属回形针，灯泡亮度的变化都很小，说明电路中的电流变化很小，则电路的总电阻变化较小，造成该现象的原因：铅笔芯的最大阻值太小；
（5）当电压表示数U＝2.0V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，其示数I＝0.26A，
则小灯泡消耗的实际功率：P＝UI＝2.0V×0.26A＝0.52W。
【点拨】本题考查对变阻器的认识、器材的选择、串联电路的规律及欧姆定律的运用、反常现象的分析、电流表读数和功率计算。
7.（2020湖南常德）某实验小组想要探究某热敏电阻的阻值和温度的关系，已接入电路中的器材有∶电源、电压表V2、阻值为R0的定值电阻、滑动变阻器R1、单刀开关S1，如图甲所示∶置于温控室（图中虚线区域，温度可调且自动显示）中的热敏电阻RT暂未接入电路，符号如图a所示。可供选择的器材有∶电压表V2、电阻箱R2（阻值可以直接读出的变阻器），符号如图b所示单刀开关2只，导线若干。
(1)小明同学选择电压表V2与热敏电阻RT按图乙所示接入MN之间。在闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到_____（填“A”或“B”）端；当温控室的温度为t1时，两电压表示数分别为U1、U2，则此时热敏电阻的阻值RT=______ （用已知量和测量值表示）。
(2)小惠同学没有选择电压表V2，而是选择了电阻箱R2，请你在图甲中帮她完善电路图。______
(3)在小惠设计的实验中，热敏电阻的阻值RT，满足的关系式为______________。
A． RT=R0 B. RT=R1 C.RT=R2
(4)通过实验探究，小明和小惠都得出了热敏电阻阻值随温度变化的规律，如图丙中的图像曲线所示，此规律是∶___________________________。
【答案】 (1)B (2) (3) C (4) 随温度的升高，热敏电阻阻值变小
【解析】(1)在闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到阻值最大处的B端。
R0和RT串联，当温控室的温度为t1时，两电压表示数分别为U1、U2，根据分压原理可知
则此时热敏电阻的阻值
(2)小惠同学没有选择电压表V2，而是选择了电阻箱R2，先将热敏电阻接入电路中，通过开关的转换，再将电阻箱接入电路中，通过改变电阻箱的电阻，控制电压表示数不变，根据等效替代法可求出热敏电阻阻值，电路图如图所示
。
(3)小惠选择的是等效替代法，所以在小惠设计的实验中，热敏电阻的阻值RT，满足的关系式为RT=R2。
故选C。
(4)根据得出的热敏电阻的阻值随温度变化的规律可知，随温度的升高，热敏电阻阻值变小。
8.（2020江苏连云港）在学习《电能表与电功》一节内容时，同学们完成教材上的活动“比较两个灯泡的亮暗”，小明选用标有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的灯泡L1和L2，连接电路如图所示。
(1)闭合开关后，发现两灯均不发光，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，故障的可能原因是______；
(2)排除故障后闭合开关，电压表V1的示数如图，此时的电压值为______V；
(3)此实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察______来比较，所用的研究方法为______；
(4)如果将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，较亮的灯泡是______。（选填“L1”或“L2”）
【答案】(1)L1断路 (2)2.4 (3) 灯泡的亮度 (4)转换法 (5) L1
【解析】(1)由图可知，两个灯泡串联，电压表V1测量灯泡L1两端的电压，电压表V2测量灯泡L2两端的电压，闭合开关后，发现两灯均不发光，可能电路中存在断路，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，可能L1断路。
(2)由图可知，电压表V1的量程是0~3V，分度值是0.02A，电压表的V1的示数是2.4V。
(3)实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察灯泡的亮度来比较，灯泡越亮，说明电流做功越快，用到转换法。
(4)灯泡L1的电阻
R1=≈8.3Ω
灯泡L2的电阻
R2=≈12.6Ω
R1＜R2
将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，两个灯泡两端的电压相等，由P=可知灯泡L1的功率较大，灯泡L1较亮。
9.（2020江苏连云港）密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，受到了老师的肯定和表扬，结构如图所示。
所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m的物体A、细线。
设计过程如下：
(1)将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l，C点到O点的距离为l0，此时C点的密度刻度线应标注为______；
(2)在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，移动物体A至C1位置，使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1，此时C1点的密度值为______（用题中所给的字母表示）；
(3)已知密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为______cm；
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择______规格的空桶（选填“100mL”或“200mL”）。
【答案】 (1) 0 (2) (3) 3.2 (4) 200mL
【解析】(1)空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡，桶中没有液体，液体的密度为零，此时C点的密度刻度线应标注为0。
(2)设空桶的质量为m桶，由杠杆的平衡条件可知m桶gl=mgl0
桶的质量m桶=
在B点的空桶内注满液体，根据杠杆的平衡条件可得
(m桶+m)gl=mgl1
(m桶+ρV)gl=mgl1
(+ρV)gl=mgl1
ρ=
(3)由(2)中的公式可知ρ与(l1-l0)成正比，密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为l2
l2=3.2cm
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，分度值小一些，由ρ=可知增大液体的体积可以使密度小一些，分度值小一些，所以选择200mL规格的空桶，精度更高一些。
10.（2020四川成都）在“连接并联电路”的实验中，小红同学用两个不同的小灯泡组成了如图所示的电路。
(1)连接电路时，开关S应该处于__________状态；
(2)她将所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光。于是她断开所有开关，交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光。故障的原因可能是_________；
A.某个灯泡的灯丝断路
B.干路上某根导线断路
C.S1支路某根导线断路
D.S2支路某根导线断路
(3)她排除故障后，继续进行实验。为了探究开关S1的作用，在观察灯泡发光情况时，她应该_________。
A.同时观察两个支路上的灯泡
B.只观察S1所在支路上的灯泡
C.只观察S2所在支路上的灯泡
【答案】 (1) 断开 (2) C (3) A
【解析】(1)为了电学元件的安全，在连接电路时，开关应该断开，所以开关S应该处于断开状态。
(2)如图所示，闭合所有开关后电路为并联电路，将所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明干路和开关S2所在支路没有问题，故BD不符合题意；交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明灯泡没有问题，只能是开关S1所在支路某根导线断路，故A不符合题意，C符合题意。
故选C。
(3)为了探究开关S1的作用，在其他两个开关闭合或者断开的情况下，通过操作开关S1，同时观察观察支路上两个灯泡的亮暗情况来判断开关S1的作用；故应该选A。
11.（2020南京）有两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）和一个电水壶，要求测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池；
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到______（选填“A”或“B”）端；
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线______（选填“a”“b”或“c”）内部断路；
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1=______Ω；
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱（符号规格“0~9999Ω 5A”）、若干开关及导线中选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值请将所选元件符号填入虚线框内
(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率。她只让电水壶正常工作，记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1，由于电能表常数被遮挡，她借助额定功率为P0的电热水器，只让电热水器正常工作，记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2，则电水壶的额定功率为______。
【答案】 (1) B b 5
(2) (3)
【解析】(1)①滑动变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：
②闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处，即B端。
③闭合开关，移动滑片P，电流表无示数，电路中可能出现断路，发现电压表有示数，说明电压表与电源连通，可能是导线“b”内部断路。
④由图乙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数为0.24A，则
R1==5Ω
(2)可以使用电压表、开关和电阻箱测量电阻R2，如图所示：
闭合开关S1和S，电压表测量R2两端的电压Ux，变阻器滑片的位置不变，闭合开关S1和S2，电压表测量R2和R的总电压U，因串联电路中各处的电流相等，所以
(3)电能表常数为N，电热水器的额定功率
P0=
电水壶的额定功率为
12．观察、实验、推理是物理研究的重要手段，物理学家伽利略因观察到比萨大教堂穹顶上吊灯因风不停摆动，发现了摆的重要特性．某兴趣小根据当时情况，准备了小钢球（大小可忽略不计）．弹性很小的结实轻细绳等器材组成了图甲装置．在无风的情况下，把小钢球拉离到最低位置（A）x处释放．如图乙所示，小钢球将来回摆动．兴趣小组猜想影响小钢球往返一次的时间因素有：摆绳长l，小钢球质量m，起始小钢球拉离到最低位置（A）的距离x．由此进行实验，用秒表记下小钢球往返的时间．实验数据记录如下：
实验
次第
摆绳
长/（m）
小钢球
质量 （m）
最初将小钢球拉至最低
位置的距离x （cm）
小钢球往返动 一次
的平均时间（s）
1
1
50
5.0
1.99
2
1
50
7.0
2.00
3
1
50
9.0
2.00
4
1
100
9.0
2.00
5
1
150
9.0
2.00
6
2
50
9.0
2.83
7
4
50
9.0
3.99
（1）由表中 （填表中实验次第序号）三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；
（2）由表中笫3、4、5次实验数据分析可知：小钢球往返一次的时间与 无关：
（3）由表中第3、6、7次实验数据分折可知：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越 ；
（4）我们生活用的摆钟（如图丙），就是利用这一原理工作的，有人发现正在工作的摆钟往返一次的时间变长了（即钟的走时比准确时慢），则需将摆锤往 调（填“上“或“下”）．
【答案】（1）1、2、3；（2）小钢球的质量；（3）长；（4）上．
【解析】（1）研究小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x的关系时，要控制摆长、质量不变，故由表中 1、2、3三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；
（2）由表中笫3、4、5次实验数据可知，只有小球的质量不同，而其它因素相同，而分小钢球往返一次的时间相同，故小钢球往返一次的时间与小钢球质量无关：
（3）由表中第3、6、7次实验数据可知，只有摆长不同，因它因素相同，分折可知：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越长；
（4）根据（3）：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越长；摆绳越短，小钢球往返一次的时间越少，
正在工作的摆钟往返一次的时间变长了（即钟的走时比准确时慢），应缩短摆垂，则需将摆锤往上调．
13．为了测量电源电压和定值电阻，某物理小组设计了如图甲所示的电路。
（1）根据图甲所示电路，用笔画线表示导线，将实物电路补充完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在 （选填“a”或“b”）端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1．如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，则U与I的关系式为U＝ （用U0、I、R1表示）；
（4）检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，进行多次实验，记录电流表和电压表的读数，并画出了U﹣I图象，如图丙所示。图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处。由此可知，电源电压U0＝ V，定值电阻R1＝ Ω。
【答案】（1）如上所示；（2）b；（3）U＝U0﹣IR1（4）3；5。
【解析】（1）变阻器与电流表串联后与电压表并联，如下所示：
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处的b端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1，如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，根据串联电路的规律及欧姆定律有：U+IR1＝U0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，则U与I的关系式为：U＝U0﹣IR1；
（4）图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处，将（0，3V）代入①得：
电源电压U0＝3V；
将（0.6A，0）代入①得：0+0.6A×R1＝3V，故R1＝5Ω。
14．（2019湖南彬州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：
猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关
猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关
猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关
猜想四：……
针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。
实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：
实验序号
风叶长度/cm
电吹风档位
风叶个数
电压表示数/v
1
10
弱
3
0.5
2
10
中
3
0.8
3
10
强
3
1.2
4
15
中
3
1.3
5
20
中
3
1.8
根据以上实验回答下列问题：
（1）本实验是通过 来反映发电机发电功率大小的；
（2）比较实验序号为 （填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜
想 （选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电
机的发电功率越大。
（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想 （选填“一”或“二”），结论是： 。
【答案】（1）电压表示数；
（2）1、2、3；一；
（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；
（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；
（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
15.晴天正午，小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示。光斑形状与什么因素有关呢？光斑又是如何形成的呢？对此他们马上进行了探究。他们猜想光斑形状：
a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；
b．与树叶间空隙形状有关；
c．与树叶间空隙大小有关。
（1）根据所学知识，可确定猜想a__________（选填“合理”或“不合理”）。
（2）为进行探究，他们制作了甲、乙、丙、丁四张带孔卡片，如图所示。其中，甲、乙卡片中小孔的尺寸均为3mm，甲、丙、丁卡片中大孔的尺寸均大于2cm，且丙、丁卡片中大孔尺寸相同。在进行探究时，他们在地上铺上一张白纸，把带孔的卡片置于上方，让太阳光透过卡片上的孔，观察纸面上出现的光斑形状。
甲 乙 丙 丁
小孔
若让你在甲、乙、丙、丁四张卡片中选择一张卡片来证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，应选用__________卡片。
在探究“光斑形状与树叶间空隙大小是否有关”时，小明选用甲卡片进行实验探究，发现白纸上得到四个圆形光斑，由此得出“光斑形状与树叶间空隙大小无关”的结论，这结论__________（选填“可靠”或“不可靠”）。若由你进行探究，你将如何设计带孔的卡片？请在虚线框内画出孔的形状。
（3）通过探究，他们得到了以下结论，其中错误的是__________。
A．通过小孔形成的圆形光斑是像，通过大孔形成的光斑不是像
B．小孔形成的光斑与小孔的形状无关，大孔形成的光斑与大孔的形状有关
C．小孔和大孔所形成的光斑，其大小均与孔到地面的距离有关
D．不管光斑是不是像，它们都是由光的直线传播形成的
【答案】（1）不合理（2）丙 不可靠 如图所示（3）C
【解析】（1）猜想a是光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理．
（2）①根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，观察光斑的形状，所以符合这一条件的是乙卡片；
②小明选用甲卡片进行实验探究，而甲卡片孔的形状相同，孔的大小改变，根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，所以由此得出的结论是不可靠．
③根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，孔的形状不同，所以设计的带孔的卡片如图：
（3）在光屏与小孔的距离相同的条件下，如果孔较小，通过孔形成的光斑是小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；
如果孔太大，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；在孔的形状一定的条件下，如果光屏与小孔的距离较近，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；如果光屏与小孔的距离较远时，通过孔形成的光斑属于小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；由上可知：A、B、D正确.
16.小谦在探究“磁体间相互作用规律”时发现：磁体间的距离不同，作用力大小也不同。他想：磁体间作用力的大小与磁极间的距离有什么关系呢？
（1）你的猜想是__________________。
（2）小谦用如图所示的实验进行探究。由于磁体间作用力的大小不便测量，他通过观察细线与竖直方向的夹角θ的变化，来判断磁体间力的变化，用到的科学方法是__________法。
（3）小谦分析三次实验现象，得出结论：磁极间距离越近，相互作用力越大。小月认为：这个结论还需要进一步实验论证，联想到磁体间的相互作用规律，还须研究甲、乙两块磁铁相互_______时，磁体间作用力与距离的关系。
【答案】（1）磁极间的距离越近，磁体间的作用力越大 （2）转换 （3）排斥
【解析】（1）既然发现磁体间的距离不同时，作用力大小也不同，则可以提出猜想：磁极间的距离越近，磁体间的作用力越大。当然其它猜想只要是围绕磁体间的作用力与距离关系来提出的都可以。（2）当某种现象不容易直接观察时，可以借助其它现象来判断需要观察的现象的情况，这种方法叫做转换法。（3）由于小谦在探究“磁体间作用力大小与磁极间的距离有什么关系”时，只做了磁极相互吸引的情况，而磁极间的作用力还有相互排斥的情况，所以还须研究甲、乙两块磁铁相互排斥时，磁体间作用力与距离的关系。
17．善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。
（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝ （用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝ h水（填数值），密度计刻度特点是 （选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。
（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。
①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是 Ω。
②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。
（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3．杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则的密度是 kg/m3．（g取10N/kg）
【答案】（1）；1.25h水；③；（2）200；减小；（3）5.1×103。
【解析】（1）密度计在水中和在被测液体中都是漂浮的，所以浮力相等，F水浮＝F液浮，ρ水gV排水＝ρ液gV排液，ρ水gSh水＝ρ液gSh液，
所以，密度计浸入液体的深度：h液＝。
煤油的密度为：ρ液＝0.8×103kg/m3
此密度计漂浮在煤油中时浸入深度：
h煤油＝＝＝1.25h水，
因为ρ水gSh水＝ρ液gSh液，所以，ρ水h水＝ρ液h液，液体密度和进入的深度成反比，所以刻度是均匀的。
（2）①滑动变阻器阻值为零时，电路最大电流是：I＝15mA＝0.015A，所以定值电阻最小阻值：R＝＝＝200Ω。
②电流表示数变小→滑动变阻器阻值变大→杠杆右端向上运动→杠杆左端下沉→浮力减小→液体密度变小。
（3）合金块受到重力、浮力和拉力作用，物体间力的作用是相互的，同时合金块给杠杆一个力，杠杆在水平位置平衡，（G合金﹣F浮）×oa＝G铜×ob，又因为物体浸没，物体排开液体的体积等于物体的体积，
（ρgV﹣ρ液gV）×oa＝m铜g×ob，（ρV﹣ρ液V）×oa＝m铜×（ab﹣oa），（ρ×1×10﹣3m3﹣1.1×103kg/m3×1×10﹣3m3）×0.2m＝2kg×（0.6m﹣0.2m），
解得：ρ＝5.1×103kg/m3。
18．一个小球固定在弹性细杆的末端，弹性细杆竖直安置在一个平台上，小球静止时在平衡位置O，当小球被拨离平衡位置到A处后释放，小球将和杆一起按图所示的方式来回振动。若将小球从A出发再次回到A确定为振动1次，可以数出一段时间内小球来回振动的次数（取整数）。
小组同学猜想小球在1分钟内的振动次数可能受下列因素影响。
甲。细杆长度； 乙。小球开始释放位置与平衡位置之间的距离AO； 丙。小球质量他们想通过实验来探究影响小球在1分钟内振动次数的因素。于是设计了实验记录表一，并将些有关的实验条件及数据记录在表一中：
表一：
物理量
实验序号
细杆长度
（厘米）
AO间距
（厘米）
小球质量
（克）
1
50
4
49
2
50
3
25
3
50
6
25
①根据表一中的信息，你认为可以探究的相关因素是 。
A． 甲 B．乙 C．丙 D．甲和乙 E．甲和丙
F．乙和丙 G．甲、乙、丙 H．与甲、乙、丙无关的其它因素
请说明你选择该选项的依据： 。
②小组同学随后进行了实验，并把实验结果记录在表二中
表二：
物理量
实验序号
细杆长度
（厘米）
AO间距
（厘米）
小球质量
（克）
1分钟内振动的次数
1
50
4
49
27
2
50
3
25
38
3
50
6
25
38
根据表二中的信息，你认为影响小球1分钟内振动次数的因素是 。
A．甲 B．乙 C．丙 D．甲和乙
E．甲和丙 F．乙和丙 G．甲、乙、丙
H．与甲、乙、丙无关的其它因素
请说明你选择该选项的依据： 。
【答案】①B 根据控制变量法，实验序号2与3满足这个条件，即细杆长度与小球质量相同，只有AO间距不同，其余各组实验之间都改变了超过一个因素。
②C 由实验序号2与3，细杆长度与小球质量相同时，小球1分钟内振动次数与AO间距无关，再由实验序号1与2或1与3，可知细杆长度相同时，小球质量越小，1分钟内振动的次数越多。
【解析】①表一中记录了3次实验数据，根据控制变量法，只的实验序号2与3满足这个条件，即细杆长度与小球质量相同，只有AO间距不同，其余各组实验之间都改变了超过一个因素。故根据表一中的信息，可以探究的相关因素是：小球开始释放位置与平衡位置之间的距离AO，即选B；
小球质量；
②由实验序号2与3，细杆长度与小球质量相同时，小球1分钟内振动次数与AO间距无关；
再由实验序号1与2或1与3，可知细杆长度相同时，小球质量越小，1分钟内振动的次数越多，故影响小球1分钟内振动次数的因素是小球质量，故选C。
故答案为：①B；根据控制变量法，只的实验序号2与3满足这个条件，即细杆长度与小球质量相同，只有AO间距不同，其余各组实验之间都改变了超过一个因素。
②C；由实验序号2与3，细杆长度与小球质量相同时，小球1分钟内振动次数与AO间距无关，再由实验序号1与2或1与3，可知细杆长度相同时，小球质量越小，1分钟内振动的次数越多。
19．某小组同学为了研究带同种电荷的带电体之间排斥力的大小与哪些因素有关，他们用测微小力的电子秤和两个带同种电荷的金属球A、B进行图7所示的实验，他们先将电子秤调零，如图（a）所示。然后让金属球A、B分别带等量同种电荷，带电体间排斥力的大小通过电子秤的示数观察。己知图（c）、（d）中A、B球间距相同，且大于图7（b）中A、B球间距；图（b）、（c）中A，B球电量相等，且大于图（d）中A、B球的电量。实验现象如图7所示，请根据实验现象及相关条件，归纳得出初步结论。
①分析比较图（b）和（c）中电子秤示数和相关条件可得 ；
②分析比较图（c）和（d）中电子秤示数和相关条件可得： 。
【答案】（1）同种电荷的带电体之间排斥力的大小与距离有关；带电量相等时，距离越小，排斥力越大。
（2）同种电荷的带电体之间排斥力的大小与电量有关；距离相等时，电量越大，排斥力越大。
【解析】明确实验目的，结合控制变量法的应用，找出图中的异同点，则能够得出实验结论。
（1）分析比较图（b）和（c），电子秤示数不同，说明排斥力不同；实验条件是电量相同，距离不同；故可得结论：同种电荷的带电体之间排斥力的大小与距离有关；带电量相等时，距离越小，排斥力越大。
（2）分析比较图（c）和（d），电子秤示数不同，说明排斥力不同；实验条件是距离相同，电量不同；故可得结论：同种电荷的带电体之间排斥力的大小与电量有关；距离相等时，电量越大，排斥力越大。
20.把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。回答下列问题：
（1）如图所示，①其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流 。②其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流 （各空格均选填“变大”、“变小、”、“不变”、“变为零”）
（2）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由 能转化而来。
（3）热电偶电路可以把温度信号换成 信号，利用这种性质可以把热电偶做成 （写出一种应用）。
【答案】（1）变小；变为零；（2）内；（3）电；温度计。
【解析】（1）其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，则AB两处的温度差减小，电路电流变小；
其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，则AB两端没有温度差，电流变为零；
（2）要产生电流，两接点间必须存在温度差，说明热电偶是将内能转化为电能的装置；
（3）根据热电偶电路中电流的特点及产生条件可知，电流的大小直接反映了两接点间温度差的大小，即热电偶电路可以把温度信号转换成电信号；
因此，我们可以从中得到启示：可将电流表改装成温度计，控制两接点中的一个点的温度不变，将另一个点的温度作为被测温度，即可通过电流表示数反映出其温度值的大小，所以其可行的应用为温度计。
21．大家都知道：“摩擦生热”．那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系？焦耳等科学家运用多种方法、不同实验，测出做功（W）和做功产生的热（Q）两者之间的比值关系．其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验：如图甲，在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮，多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动，转动的叶片与水摩擦，产生的热使水的温度升高．焦耳通过测量 和重物下落的距离，计算出重物做的功，即翼轮克服水的摩擦所做的功（W ）；测量绝热桶中水升高的温度，从而计算出水吸收的热（Q ）．
（1）焦耳做这个实验的目的是 ．
（2）小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材，粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系．具体方案是：
①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯．
②用天平称量一定质量的水，记为m水，用温度计测出水的温度，记为t1．
③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水．计算出h杯﹣h水，这也就是杯中水下落的高度．
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计（连接处密闭绝热），盖紧保温杯，如图乙．
⑤ （填写操作），计算出水的重力所做的功（W）．
⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热（Q）．
⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系．
【答案】所挂重物的重力； （1）研究摩擦做功和产生热量的关系；（2）将保温杯慢慢上下翻转多次（n次）．
【解析】根据W=Gh知要计算出重物做的功，需要测量所挂物体的重力G和重物下落的距离h；
（1）由题意知焦耳做这个实验的目的是研究摩擦做功和产生热量的关系；
（2）要粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系，具体方案是：
①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯．
②用天平称量一定质量的水，记为m水，用温度计测出水的温度，记为t1．
③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水．计算出h杯﹣h水，这也就是杯中水下落的高度．
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计（连接处密闭绝热），盖紧保温杯，如图乙．
⑤将保温杯慢慢上下翻转多次（n次），根据W=Gh=nm水g（h杯﹣h水），算出水的重力所做的功W．
⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热（Q）．
⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系
22.某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此
时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出
弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h
实验次数
h0/m
h1/m
h2/m
x/m
X2/m2
△h/m
1
0.50
0.40
0.55
0.40
0.01
0.15
2
0.50
0.30
0.90
0.20
0.04
0.60
3
0.50
0.20
1.55
0.30
0.09
1.35
4
0.50
0.15
2.00
0.35
0.12
1.85
（1）实验中弹簧的形变量x= （用所测物理量符号表示）；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；
A．h1 B．h2 C．h2﹣h0 D．h2﹣h1
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h﹣x和图乙△h﹣x2图象，由此得到
的结论是弹簧弹性势能的大小与 成正比
【答案】（1）h0﹣h1 （2）D （3）形变量的平方
【解析】（1）弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x=h0﹣h1；（2）实验中弹性势能的大小时通过铁块被弹起的高度来间接的反应，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即h2﹣h1，故D正确；（3）由表可知△h=15x2，△h与x2成正比例函数关系，图象为过原点的直线，即弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。
23.几个同学荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间有规律．于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提
出以下猜想．
小敏：可能与秋千的绳长有关；
小颖：可能与人和秋千坐垫的总质量有关；
小青：可能与秋千摆动幅度(摆动中人离开最低点的最大距离)有关．
他们进行了如图所示的实验，一细绳一端拴一小球，让小球自由往返摆动模拟秋千的运动,并记录数据如下表．
请回答下列问题：
(1)要完成上述实验，除如图所示的器材外，还需要的实验器材有：天平、________、__________；
(2)从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动一次的时间与____________有关；
(3)实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是_____________________。
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调______(选填“长”或“短”)．
【答案】（1）刻度尺；停表；（2）绳长；（3）机械能有损耗，或受到摩擦，或受到空气阻力等；（4）短
【解析】(1)还需要用刻度尺测量秋千的绳长，用停表测量秋千往返摆动一次的时间；
(2)由表中数据可知，摆绳的长度不同，摆动一次所用时间不同，与小球质量大小和摆动幅度无关，即小球往返摆动一次的时间与绳长有关；
(3)小球只能摆动一段时间,造成小球停下来的原因可能是机械能有损耗，或受到摩擦，或受到空气阻力等；
(4)由表中数据可知，摆长越长，摆动一次所用时间越长，所以某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调短．
24.在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：凹透镜也能点燃火柴；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的．你认为他们判断的依据是_______．
（2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明猜想2是______________的．
（3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案．
简要做法：_______________；
如何判断：_______________．
【答案】（1）凹透镜对太阳光有发散作用，不能点燃火柴（2）错误（3）用直径不等的凸透镜做实验，测量火柴被点燃的时间，如果各次实验测量的点燃时间不等，则猜想正确，反之则错误。
【解析】（1）凹透镜对光有发散作用，光线经过凹透镜不能会聚，所以火柴不会被点燃。
所以猜想1是错误的。
（2）他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明点燃时间与焦距无关。所以猜想2是错误的．
（3）用直径不等的凸透镜做实验，测量火柴被点燃的时间（只要提到“不同直径”和“测量时间”等关键词就算正确）。如果各次实验测量的点燃时间不等，则猜想正确，反之则错误
25.小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验序号
铁块质量m/g
铁块距桌面高度H/cm
桌腿进入沙子
的深度h/cm
①
20
20
1.9
②
20
30
2.9
③
20
40
3.8
④
30
20
2.9
⑤
40
20
4.1
（1） 实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
【答案】桌腿进入沙子的深度 ①④⑤ 质量相同的物体，高度越大，重力势能越大
【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；
（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；
故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。
（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。
26．在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时，小雨提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能可能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能可能与物体所在的高度有关．
为此他设计了如图甲所示的实验装置．将两端开口、长约1m、粗细均匀的圆柱形玻璃管竖直固定在铁架台上将粗细适宜的圆柱形泡沫塑料块置于玻璃管内O点处（塑料块与玻璃管内壁有适量的摩擦）；其他器材还有：刻度尺、一组系有细线的质量不等的钩码、用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒（如图乙所示）
请你帮助小雨回答下列问题：
（1）探究“猜想一”时，应使用质量 （选填“相同”或“不同”）的钩码从 （选填“相同”或“不同”）的高度在玻璃管内由静止下落，去冲击O点的泡沫塑料块，然后用刻度尺分别测量 ；从而比较出重力势能的大小．
（2）设计探究“猜想二”的记录实验数据的表格．
【答案】见解析。
【解析】（1）要探究物体的重力势能与质量的关系，根据控制变量法的思路，就要控制钩码的高度不变，钩码的质量变化．通过泡沫塑料块下移的距离来反映钩码重力势能的多少．
故答案为：不同；相同；泡沫塑料块下移的距离．
（2）由于实验是在物体质量一定时，研究物体的重力势能与高度的关系，所以要使物体的质量一定，改变物体的高度，通过泡沫塑料块下移的距离来反映物体重力势能的多少．因此表格中包含的栏目有：物体的质量、物体的高度、泡沫塑料块下移的距离．由于是通过多次实验来比较物体的重力势能的大小的，所以表格中要包括实验次数．故设计表格如下表：
实验次数
钩码的质量（g）
钩码下落的高度
（cm）
泡沫塑料块下移的距离（cm）
1
2
3
专题35 综合类创新实验题
抓住考点学
中考物理试题在形式和内容上更加关注实验，关注科学探究，关注知识的形成过程和方法，尤其是有关科学探究中“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析论证、评估、交流合作”等环节的实验题目成为近几年中考考查的重点。
通过对中考实验探究题的分析，相信同学们对如何应对实验探究题已经有了一定的认识。同学们在日常的学习中应注重学习方式的转变，改变原有的单纯接受式的学习方式，避免死记硬背实验结论等不科学的学习方法，从知识的接受者转变为知识的发现者，把被动地接受、记忆的过程转变为发现、探究的过程。对如何掌握和获得知识的过程和方法予以关注，通过教材中重要的演示实验和学生实验理解知识的形成过程及研究方法，在实验中多动手、动脑，善观察，善提问，培养自己在实验中发现问题、提出问题、解决问题的能力。按照科学探究的环节去探索，去研究，通过自主探究获得实验结论并能把所得的实验结论与他人进行交流，能充分认识到交流与合作的重要性，勇于放弃或修正自己的观点。培养自己的评价能力，树立评价意识，建立评价的标准，采取自主、探究、体验与合作的学习方式来学习物理。
根据考点考
【例题1】在探究热电偶电路中电流的大小与哪些因素有关的实验中，老师先给出阅读信息学习材料，再按照要求完成探究任务。
把两种不同材料的导线（如铁丝和铜丝）组成图所示的闭合电路，当AB两端存在
温度差时（B端加热、A端放在冰水混合物中），电路中就会有电流通过，这就是塞贝克
效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属
丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。
（1）请您猜想：若其他条件不变，将图中的铁丝换成铜丝，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。
（2）请您继续猜想：若其他条件不变，将图杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。
（3）推理：图中的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由_________转化而来的。推理的依据是_________。
（4）实际应用：热电偶信号可以把温度信号转换成电信号，利用这种性质可以把热电偶做成___________。（写出它的一种应用）
【答案】（1）变为零；热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关。
（2）变小；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。
（3）内能；（4）温度计。
【解析】（1）热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关，材料不相同，闭合电路有电流。材料相同，闭合电路没有电流。
（2）跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。当温度差减小时，电路中的电流减小。
（3）电源是提供电能的装置，这个电能是由于接点A和B间的温度差不同而得到的，温度变化内能改变，所以电能是由内能转化的。
（4）接点A和B间的温度差不同，电流表读数不同，通过观察电流表读数就可以知道接点A和B间的温度差变化情况，所以利用这个装置原理可以制作温度计。
【例题2】小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小F与形变量△x的比值k恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知k1：k2＝1：2，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为△x1和△x2，则△x1：△x2＝ 。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能Ep＝k△x2，此时弹簧1和2弹性势能分别为Ep1和Ep2，则Ep1：Ep2＝ 。小丽将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时如图甲，两弹簧弹性势能之和为Ep甲．将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时如图乙两弹簧弹性势能之和Ep乙，则Ep甲：Ep乙＝ 。（已知如图甲情况下悬挂重物时弹簧1和2伸长量相同，整个实验中弹簧所受重力不计，且均处于弹性限度范围内。）
【答案】（1）2：1；（2）2：1； （3）2：9。
【解析】两根弹簧1和2分别挂同一物体静止时，弹力与重力是一对平衡力，大小相等，
则有：F1＝F2＝G，由题意知，F＝k△x，
所以，△x1：△x2＝：＝：＝：＝2：1。
由Ep＝k△x2得，弹簧1和2弹性势能分别为：
Ep1＝k1，Ep2＝k2，
则有：Ep1：Ep2＝k1：k2＝1×22：2×12＝2：1。
将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时，
则有：k1△x1甲+k1△x2甲＝G，并且△x1甲＝△x2甲，
由以上两式可解得：△x1甲＝△x2甲＝，
则图甲两弹簧弹性势能之和为：
Ep甲＝k1+k2＝（）2（k1+k2）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时，由G＝F＝k△x得，
△x1乙＝，△x2甲＝，
则图乙两弹簧弹性势能之和：
Ep乙＝k1+k2＝k1（）2+k2（）2﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②化简得，＝＝＝。
【例题3】（2020天津）为了比较方便地测量出未知电阻的阻值，物理兴趣小组的同学设计了一个“电阻测量盒”：将一个电源（电压不变）､一个阻值为的定值电阻､一个开关和一个电流表用导线连接起来装入一个盒内，并引出两根导线到盒外，如图所示｡未使用时，盒内开关断开，电流表无示数｡使用时，将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数､开关断开时电流表的示数，经计算得知的阻｡
请你解答如下问题：
(1)在下图的虚线框内画出测量盒中符合上述设计要求的两种可能的电路图（ ）；
(2)在你所设计的电路中任选一种，推导出待测电阻的数学表达式______｡（请注明所选择的电路，表达式用已知量和测量量表示）
【答案】 (1)
(2) 第一种电路；第二种电路
【解析】(1)第一种电路图设计，让待测电阻与定值电阻并联，开关控制所在支路，电流表测干路电流，如下图所示。
第二种电路图设计，让待测电阻与定值电阻串联，开关与并联，电流表测整个电路的电流，如下图所示
(2)第一种电路，当开关断开时，电路中只有待测电阻接入电路，两端的电压即为电源电压，即
①
当开关闭合时，待测电阻与定值电阻并联，电流表测干路的电流，两电阻两端电压为电源电压，即
②
联立①②解得
第二种路，当开关断开时，待测电阻与定值电阻串联，通过电阻的电流为；此时电源电压为
③
当开关闭合时，定值电阻被短路，电路中只有接入电路，则电源电压为
④
联立③④解得
结合考点练
1．小强对热现象的有关实验进行如下探究：
（1）在探究“冰熔化时温度的变化规律”实验中用“水浴法”加热，其目的是使冰 ；根据图甲可知，冰属于晶体。
（2）完成上述实验后，小强换用其它装置继续探究“水沸腾时温度变化的特点”。加热一段时间后，烧杯内的水温度升高，是通过 方式增加水的内能。图乙水的沸点没有达到100℃，可能是当地大气压强低于1标准大气压。
（3）结合两次实验图象可知：冰的熔化过程和水的沸腾过程具有的共同特点是 。
【答案】（1）均匀受热；（2）热传递；（3）继续吸热，温度不变。
【解析】（1）实验装置用水浴法加热，可以使冰均匀受热；
由表格数据知，冰在熔化过程中，继续吸热、温度保持不变，有一定的熔化温度，因此冰属于晶体。
（2）实验中，水从火吸收热量、内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能。
由图知，由所绘制的乙图象可知，水的沸点低于100℃，此时周围环境的大气压低于一标准大气压；
（3）冰是晶体，晶体在熔化的过程中需要吸热，但温度不变；水在沸腾时，吸收热量，但温度不变。
2.（2020南京）用纸杯做以下物理小实验：
(1)图甲中，用两个三角板和直尺量得纸杯杯口直径为______cm；
(2)图乙中，纸杯底部有一圆孔，用塑料薄膜蒙住杯口，拍打薄膜发出声音，烛焰晃动，说明声音具有______；
(3)图丙中，在纸杯旁用吸管吹气，纸杯向______（选填“左”或“右”）滚动，这是因为气体流速越大，压强越______；
(4)图丁中，用与头发摩擦过的塑料吸管靠近纸杯一侧，纸杯被吸引。以下事例中原理与此相同的是______（填字母）。
A．磁铁吸引铁屑
B．挤压后的吸盘吸在瓷砖上
C．干手搓开的新塑料袋吸在手上
【答案】 (1)7.20 (2)能量 (3) 右 小 (4) C
【解析】(1)由图甲可知，刻度尺的分度值是1mm，纸杯杯口直径为
10.20cm-3.00cm=7.20cm
(2)由图乙可知，拍打薄膜发出声音，发现烛焰晃动，说明声音可以传递能量。
(3)由图丙可知，在纸杯右侧用吸管吹气，右侧空气流速大、压强小，小于左侧的压强，在压强差的作用下纸杯向右滚。
(4)用与头发摩擦过的塑料吸管靠近纸杯一侧，纸杯被吸引，因为塑料吸管被摩擦后带电，有吸引轻小物体的性质。
A．磁铁吸引铁屑，因为磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，不符合题意。
B．挤压后的吸盘吸在瓷砖上，是大气压的作用，不符合题意。
C．干手搓开的新塑料袋吸在手上，因为摩擦起电后带静电，会吸引轻小物体，符合题意。
3．新冠病毒疫情期间人们常用消毒液消毒。小雯同学为了测定某消毒液的密度，做了如下实验。
（1）将天平放在水平台面上，把游码移至称量标尺左端的“0”刻度线上，调节_________使指针对准分度标尺的中央刻度线。
（2）先向烧杯中倒入适量的消毒液，测出烧杯和消毒液的总质量如图甲，为_________g；然后将烧杯中的一部分消毒液倒入量筒，体积如图乙，为_________mL；再用天平测量剩余消毒液和烧杯的总质量为31.6g。根据以上数据，可得消毒液的密度为_________kg/m3。
（3）小慧同学在家里也想做这个实验，但没有天平，于是她利用家里现有的器材进行实验，如图丙：
①将两个相同的小桶分别挂在均匀支架两端的A、B点上，已知O是支架中点，AO=OB；②先将适量的被测消毒液倒入左边的小桶中；在右边的小桶中慢慢加入水，直至支架两端在水平位置__________为止；
③将小桶中的消毒液和水分别倒入量筒中，测得消毒液和水的体积分别为V1、V2；④消毒液密度的表达式ρ=__________（用已知量和测量量表示，已知水的密度为ρ水）。
【答案】平衡螺母 62.2g 34 平衡
【解析】(1)在正式测量前，需要将天平调平，大约分三步：一是将其放在水平工作台上，二是将游码归零，三是通过调节平衡螺母使其横梁在水平位置平衡。
(2)两个砝码的总质量为60g，游码所对的值为2.2g，故测出的总质量为
60g+2.2g=62.2g
对量筒读数时，视线要与最低液面相平。30mL与40mL之间分成5个小格，一格代表2mL，故筒中液体体积为34mL。
烧杯与剩余液体质量为31.6g，则倒入量筒中的液体质量为
62.2g－31.6g=30.6g
液体的密度为
(3)①此实验的设计思路是通过杠杆平衡，找出消毒液与水的重力、质量的关系，故应该加水至杠杆在水平位置平衡。
②杠杆平衡，且两个力臂相等，故杠杆两端受到的作用力是相等的，即左右两端小桶与其中液体的重力相等。又因为是小桶是相同的，所以，桶中的消毒液重力与水的重力是相等的，消毒液与水的质量是相等的
即
根据质量、密度、体积三者间的关系有
消毒液的密度为
4.（2020广东省）受“曹冲称象”的启发，小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水（密度为ρ水）、油性笔等，测量小玻璃珠的密度，如图所示，实验步骤如下（请将步骤④补充完整）：
①如图甲，取一定数量的小玻璃珠放入空碗中，再把碗放入盛有水的水盆中，用油性笔在碗外壁上标记水面的位置；
②如图乙，往量筒内倒入适量的水，记下量筒中水的体积V1；
③如图丙，取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中，记下小玻璃珠和水的总体积V2；
④如图丁，将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内，直到标记处与碗外水面______，记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3。
完成下列填空（选用V1、V2、V3和ρ水，表示以下物理量）：
(1)小玻璃珠的总体积为V=______；
(2)小玻璃珠的总质量为m=______；
(3)小玻璃珠密度的表达式为ρ=______；
(4)在不改变实验方法的前提下，请提出一条提高测量精度的措施：______（示例：在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗）。
【答案】 相平 (1) (2) (3) (4)换用分度值更小的量筒
【解析】④如图丁，将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内，直到标记处与碗外水面相平，记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3。
(1)小玻璃珠的总体积为
(2)图丙与图丁中量筒所测的体积差值即为丁图碗中水的体积
小玻璃珠的总质量与丁图碗中的水质量相同，即为
(3)小玻璃珠密度的表达式为
(4)换用分度值更小的量筒，可提高测量精度。
5.（2020山东泰安）现有如下实验器材：待测电源（电压大约在16V～18V之间）、一个实验室用的量程为0～15V的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为R1=1kΩ、R2=10Ω、R3=20Ω）、导线若干。
请你利用实验器材，并从三个电阻中选择两个电阻，设计实验测量出电源电压值，根据要求完成下列问题。
(1)选择的两个电阻是______和______；
(2)在虚线框中画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。______
(3)测量步骤及所需测量的物理量（用字母表示）______；
(4)电源电压值的表达式（用已知物理量字母和测量物理量字母表示）U0=______。
【答案】 (1) R2 (2) R3 (3) (4)见解析
(5) 或U1＋
【解析】(1)由于R1=1kΩ，阻值较大，分得的电压较大，所以选择电阻R2和R3。
(2)将R2和R3串联，电压表测量R2两端的电压，如图所示：
(3)闭合开关S，读出电压表的示数U1。
(4)由串联电路电流的规律和欧姆定律可知通过电路的电流I=I2=
电源电压
U=I(R2+R3) =(R2+R3)= U1＋
6．（2020江苏淮安）某小组在“设计一个模拟调光灯”的活动中，现提供以下器材：直流电源（电压为4V）、电流表、电压表、小灯泡（2.5V、0.3A）、灯座、开关、导线、多种规格的定值电阻、多种铅笔芯、金属回形针。设计要求：灯泡的亮度能在较大范围内连续调节且不能被烧坏。
（1）金属回形针可在铅笔芯上来回滑动，设计电路时可将铅笔芯与金属回形针的组合视为 。
（2）为了电路安全，需要从下列选项中选取一个合适的定值电阻作为保护电阻（ ）
A.5Ω B.15Ω C.25Ω D.50Ω
（3）如图甲所示为设计电路的一部分，请在虚线框内将电路图补充完整。
（4）连接好电路，闭合开关，无论怎样移动金属回形针，灯泡亮度的变化都很小，造成该现象的原因： 。
（5）重新调整好电路，闭合开关，移动金属回形针，可实现灯泡的亮度有较大变化。当电压表示数U＝2.0V时，电流表的示数I如图乙所示，I＝ A．小灯泡消耗的实际功率P＝ W．
【答案】（1）滑动变阻器；（2）A；（3）如解析图所示；（4）铅笔芯的最大阻值太小；（5）0.26；0.52。
【分析】（1）滑动变阻器是通过改变电阻丝连入电路的长度改变电路的电阻大小；
（2）已知电源电压和小灯泡的额定电压为2.5V及灯的额定电流为0.3A，灯正常工作时，由串联电路电压的规律得出要分去的电压，由欧姆定律求出灯之外的电阻，据此分析；
（3）根据要求，将变阻器与定值电阻串联连入电路中；
（4）连接好电路，闭合开关，无论怎样移动金属回形针，灯泡亮度的变化都很小，说明电路中的电流变化很小，则电路的总电阻变化较小，据此分析；
（5）根据电流表选用小量程确定分度值读数，根据P＝UI求出小灯泡消耗的实际功率。
【解答】（1）金属回形针可在铅笔芯上来回滑动，设计电路时可将铅笔芯与金属回形针的组合视为滑动变阻器；
（2）由题知，电源电压为4V，小灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.3A，
则灯正常工作时，要分去的电压为：U′＝4V﹣2.5V＝1.5V，
由欧姆定律I＝可得，灯之外的电阻为：R＝＝＝5Ω，
为了电路安全，需要选取阻值为5Ω的定值电阻作为保护电阻，即选A；
（3）如图甲所示为设计电路的一部分，将变阻器与定值电阻串联连入电路中，如下图所示：
（4）连接好电路，闭合开关，无论怎样移动金属回形针，灯泡亮度的变化都很小，说明电路中的电流变化很小，则电路的总电阻变化较小，造成该现象的原因：铅笔芯的最大阻值太小；
（5）当电压表示数U＝2.0V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，其示数I＝0.26A，
则小灯泡消耗的实际功率：P＝UI＝2.0V×0.26A＝0.52W。
【点拨】本题考查对变阻器的认识、器材的选择、串联电路的规律及欧姆定律的运用、反常现象的分析、电流表读数和功率计算。
7.（2020湖南常德）某实验小组想要探究某热敏电阻的阻值和温度的关系，已接入电路中的器材有∶电源、电压表V2、阻值为R0的定值电阻、滑动变阻器R1、单刀开关S1，如图甲所示∶置于温控室（图中虚线区域，温度可调且自动显示）中的热敏电阻RT暂未接入电路，符号如图a所示。可供选择的器材有∶电压表V2、电阻箱R2（阻值可以直接读出的变阻器），符号如图b所示单刀开关2只，导线若干。
(1)小明同学选择电压表V2与热敏电阻RT按图乙所示接入MN之间。在闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到_____（填“A”或“B”）端；当温控室的温度为t1时，两电压表示数分别为U1、U2，则此时热敏电阻的阻值RT=______ （用已知量和测量值表示）。
(2)小惠同学没有选择电压表V2，而是选择了电阻箱R2，请你在图甲中帮她完善电路图。______
(3)在小惠设计的实验中，热敏电阻的阻值RT，满足的关系式为______________。
A． RT=R0 B. RT=R1 C.RT=R2
(4)通过实验探究，小明和小惠都得出了热敏电阻阻值随温度变化的规律，如图丙中的图像曲线所示，此规律是∶___________________________。
【答案】 (1)B (2) (3) C (4) 随温度的升高，热敏电阻阻值变小
【解析】(1)在闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到阻值最大处的B端。
R0和RT串联，当温控室的温度为t1时，两电压表示数分别为U1、U2，根据分压原理可知
则此时热敏电阻的阻值
(2)小惠同学没有选择电压表V2，而是选择了电阻箱R2，先将热敏电阻接入电路中，通过开关的转换，再将电阻箱接入电路中，通过改变电阻箱的电阻，控制电压表示数不变，根据等效替代法可求出热敏电阻阻值，电路图如图所示
。
(3)小惠选择的是等效替代法，所以在小惠设计的实验中，热敏电阻的阻值RT，满足的关系式为RT=R2。
故选C。
(4)根据得出的热敏电阻的阻值随温度变化的规律可知，随温度的升高，热敏电阻阻值变小。
8.（2020江苏连云港）在学习《电能表与电功》一节内容时，同学们完成教材上的活动“比较两个灯泡的亮暗”，小明选用标有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的灯泡L1和L2，连接电路如图所示。
(1)闭合开关后，发现两灯均不发光，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，故障的可能原因是______；
(2)排除故障后闭合开关，电压表V1的示数如图，此时的电压值为______V；
(3)此实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察______来比较，所用的研究方法为______；
(4)如果将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，较亮的灯泡是______。（选填“L1”或“L2”）
【答案】(1)L1断路 (2)2.4 (3) 灯泡的亮度 (4)转换法 (5) L1
【解析】(1)由图可知，两个灯泡串联，电压表V1测量灯泡L1两端的电压，电压表V2测量灯泡L2两端的电压，闭合开关后，发现两灯均不发光，可能电路中存在断路，电压表V1的示数很大，电压表V2的示数为0，可能L1断路。
(2)由图可知，电压表V1的量程是0~3V，分度值是0.02A，电压表的V1的示数是2.4V。
(3)实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察灯泡的亮度来比较，灯泡越亮，说明电流做功越快，用到转换法。
(4)灯泡L1的电阻
R1=≈8.3Ω
灯泡L2的电阻
R2=≈12.6Ω
R1＜R2
将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中，两个灯泡两端的电压相等，由P=可知灯泡L1的功率较大，灯泡L1较亮。
9.（2020江苏连云港）密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，受到了老师的肯定和表扬，结构如图所示。
所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m的物体A、细线。
设计过程如下：
(1)将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l，C点到O点的距离为l0，此时C点的密度刻度线应标注为______；
(2)在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，移动物体A至C1位置，使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1，此时C1点的密度值为______（用题中所给的字母表示）；
(3)已知密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为______cm；
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择______规格的空桶（选填“100mL”或“200mL”）。
【答案】 (1) 0 (2) (3) 3.2 (4) 200mL
【解析】(1)空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡，桶中没有液体，液体的密度为零，此时C点的密度刻度线应标注为0。
(2)设空桶的质量为m桶，由杠杆的平衡条件可知m桶gl=mgl0
桶的质量m桶=
在B点的空桶内注满液体，根据杠杆的平衡条件可得
(m桶+m)gl=mgl1
(m桶+ρV)gl=mgl1
(+ρV)gl=mgl1
ρ=
(3)由(2)中的公式可知ρ与(l1-l0)成正比，密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为l2
l2=3.2cm
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，分度值小一些，由ρ=可知增大液体的体积可以使密度小一些，分度值小一些，所以选择200mL规格的空桶，精度更高一些。
10.（2020四川成都）在“连接并联电路”的实验中，小红同学用两个不同的小灯泡组成了如图所示的电路。
(1)连接电路时，开关S应该处于__________状态；
(2)她将所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光。于是她断开所有开关，交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光。故障的原因可能是_________；
A.某个灯泡的灯丝断路
B.干路上某根导线断路
C.S1支路某根导线断路
D.S2支路某根导线断路
(3)她排除故障后，继续进行实验。为了探究开关S1的作用，在观察灯泡发光情况时，她应该_________。
A.同时观察两个支路上的灯泡
B.只观察S1所在支路上的灯泡
C.只观察S2所在支路上的灯泡
【答案】 (1) 断开 (2) C (3) A
【解析】(1)为了电学元件的安全，在连接电路时，开关应该断开，所以开关S应该处于断开状态。
(2)如图所示，闭合所有开关后电路为并联电路，将所有开关闭合，发现S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明干路和开关S2所在支路没有问题，故BD不符合题意；交换两灯位置后，再闭合所有开关，发现仍然是S1支路的灯不亮，S2支路的灯发光，说明灯泡没有问题，只能是开关S1所在支路某根导线断路，故A不符合题意，C符合题意。
故选C。
(3)为了探究开关S1的作用，在其他两个开关闭合或者断开的情况下，通过操作开关S1，同时观察观察支路上两个灯泡的亮暗情况来判断开关S1的作用；故应该选A。
11.（2020南京）有两个阻值未知的定值电阻R1、R2（R1约6Ω，R2约500Ω）和一个电水壶，要求测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图，电源为两节干电池；
①用一根导线将电路连接完整（连线不得交叉）；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到______（选填“A”或“B”）端；
③闭合开关，移动滑片P，发现电压表有示数，电流表无示数，故障可能是导线______（选填“a”“b”或“c”）内部断路；
④排除故障后，闭合开关，移动滑片P，当电压表示数为1.2V时，电流表示数如图乙所示，则R1=______Ω；
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱（符号规格“0~9999Ω 5A”）、若干开关及导线中选择器材，连成图丙所示的电路，测出了R2的阻值请将所选元件符号填入虚线框内
(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率。她只让电水壶正常工作，记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1，由于电能表常数被遮挡，她借助额定功率为P0的电热水器，只让电热水器正常工作，记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2，则电水壶的额定功率为______。
【答案】 (1) B b 5
(2) (3)
【解析】(1)①滑动变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：
②闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处，即B端。
③闭合开关，移动滑片P，电流表无示数，电路中可能出现断路，发现电压表有示数，说明电压表与电源连通，可能是导线“b”内部断路。
④由图乙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数为0.24A，则
R1==5Ω
(2)可以使用电压表、开关和电阻箱测量电阻R2，如图所示：
闭合开关S1和S，电压表测量R2两端的电压Ux，变阻器滑片的位置不变，闭合开关S1和S2，电压表测量R2和R的总电压U，因串联电路中各处的电流相等，所以
(3)电能表常数为N，电热水器的额定功率
P0=
电水壶的额定功率为
12．观察、实验、推理是物理研究的重要手段，物理学家伽利略因观察到比萨大教堂穹顶上吊灯因风不停摆动，发现了摆的重要特性．某兴趣小根据当时情况，准备了小钢球（大小可忽略不计）．弹性很小的结实轻细绳等器材组成了图甲装置．在无风的情况下，把小钢球拉离到最低位置（A）x处释放．如图乙所示，小钢球将来回摆动．兴趣小组猜想影响小钢球往返一次的时间因素有：摆绳长l，小钢球质量m，起始小钢球拉离到最低位置（A）的距离x．由此进行实验，用秒表记下小钢球往返的时间．实验数据记录如下：
实验
次第
摆绳
长/（m）
小钢球
质量 （m）
最初将小钢球拉至最低
位置的距离x （cm）
小钢球往返动 一次
的平均时间（s）
1
1
50
5.0
1.99
2
1
50
7.0
2.00
3
1
50
9.0
2.00
4
1
100
9.0
2.00
5
1
150
9.0
2.00
6
2
50
9.0
2.83
7
4
50
9.0
3.99
（1）由表中 （填表中实验次第序号）三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；
（2）由表中笫3、4、5次实验数据分析可知：小钢球往返一次的时间与 无关：
（3）由表中第3、6、7次实验数据分折可知：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越 ；
（4）我们生活用的摆钟（如图丙），就是利用这一原理工作的，有人发现正在工作的摆钟往返一次的时间变长了（即钟的走时比准确时慢），则需将摆锤往 调（填“上“或“下”）．
【答案】（1）1、2、3；（2）小钢球的质量；（3）长；（4）上．
【解析】（1）研究小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x的关系时，要控制摆长、质量不变，故由表中 1、2、3三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；
（2）由表中笫3、4、5次实验数据可知，只有小球的质量不同，而其它因素相同，而分小钢球往返一次的时间相同，故小钢球往返一次的时间与小钢球质量无关：
（3）由表中第3、6、7次实验数据可知，只有摆长不同，因它因素相同，分折可知：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越长；
（4）根据（3）：摆绳越长，小钢球往返一次的时间越长；摆绳越短，小钢球往返一次的时间越少，
正在工作的摆钟往返一次的时间变长了（即钟的走时比准确时慢），应缩短摆垂，则需将摆锤往上调．
13．为了测量电源电压和定值电阻，某物理小组设计了如图甲所示的电路。
（1）根据图甲所示电路，用笔画线表示导线，将实物电路补充完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在 （选填“a”或“b”）端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1．如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，则U与I的关系式为U＝ （用U0、I、R1表示）；
（4）检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，进行多次实验，记录电流表和电压表的读数，并画出了U﹣I图象，如图丙所示。图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处。由此可知，电源电压U0＝ V，定值电阻R1＝ Ω。
【答案】（1）如上所示；（2）b；（3）U＝U0﹣IR1（4）3；5。
【解析】（1）变阻器与电流表串联后与电压表并联，如下所示：
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处的b端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1，如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，根据串联电路的规律及欧姆定律有：U+IR1＝U0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，则U与I的关系式为：U＝U0﹣IR1；
（4）图象是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处，将（0，3V）代入①得：
电源电压U0＝3V；
将（0.6A，0）代入①得：0+0.6A×R1＝3V，故R1＝5Ω。
14．（2019湖南彬州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：
猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关
猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关
猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关
猜想四：……
针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。
实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：
实验序号
风叶长度/cm
电吹风档位
风叶个数
电压表示数/v
1
10
弱
3
0.5
2
10
中
3
0.8
3
10
强
3
1.2
4
15
中
3
1.3
5
20
中
3
1.8
根据以上实验回答下列问题：
（1）本实验是通过 来反映发电机发电功率大小的；
（2）比较实验序号为 （填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜
想 （选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电
机的发电功率越大。
（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想 （选填“一”或“二”），结论是： 。
【答案】（1）电压表示数；
（2）1、2、3；一；
（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；
（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；
（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
15.晴天正午，小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示。光斑形状与什么因素有关呢？光斑又是如何形成的呢？对此他们马上进行了探究。他们猜想光斑形状：
a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；
b．与树叶间空隙形状有关；
c．与树叶间空隙大小有关。
（1）根据所学知识，可确定猜想a__________（选填“合理”或“不合理”）。
（2）为进行探究，他们制作了甲、乙、丙、丁四张带孔卡片，如图所示。其中，甲、乙卡片中小孔的尺寸均为3mm，甲、丙、丁卡片中大孔的尺寸均大于2cm，且丙、丁卡片中大孔尺寸相同。在进行探究时，他们在地上铺上一张白纸，把带孔的卡片置于上方，让太阳光透过卡片上的孔，观察纸面上出现的光斑形状。
甲 乙 丙 丁
小孔
若让你在甲、乙、丙、丁四张卡片中选择一张卡片来证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，应选用__________卡片。
在探究“光斑形状与树叶间空隙大小是否有关”时，小明选用甲卡片进行实验探究，发现白纸上得到四个圆形光斑，由此得出“光斑形状与树叶间空隙大小无关”的结论，这结论__________（选填“可靠”或“不可靠”）。若由你进行探究，你将如何设计带孔的卡片？请在虚线框内画出孔的形状。
（3）通过探究，他们得到了以下结论，其中错误的是__________。
A．通过小孔形成的圆形光斑是像，通过大孔形成的光斑不是像
B．小孔形成的光斑与小孔的形状无关，大孔形成的光斑与大孔的形状有关
C．小孔和大孔所形成的光斑，其大小均与孔到地面的距离有关
D．不管光斑是不是像，它们都是由光的直线传播形成的
【答案】（1）不合理（2）丙 不可靠 如图所示（3）C
【解析】（1）猜想a是光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理．
（2）①根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，观察光斑的形状，所以符合这一条件的是乙卡片；
②小明选用甲卡片进行实验探究，而甲卡片孔的形状相同，孔的大小改变，根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，所以由此得出的结论是不可靠．
③根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，孔的形状不同，所以设计的带孔的卡片如图：
（3）在光屏与小孔的距离相同的条件下，如果孔较小，通过孔形成的光斑是小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；
如果孔太大，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；在孔的形状一定的条件下，如果光屏与小孔的距离较近，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；如果光屏与小孔的距离较远时，通过孔形成的光斑属于小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；由上可知：A、B、D正确.
16.小谦在探究“磁体间相互作用规律”时发现：磁体间的距离不同，作用力大小也不同。他想：磁体间作用力的大小与磁极间的距离有什么关系呢？
（1）你的猜想是__________________。
（2）小谦用如图所示的实验进行探究。由于磁体间作用力的大小不便测量，他通过观察细线与竖直方向的夹角θ的变化，来判断磁体间力的变化，用到的科学方法是__________法。
（3）小谦分析三次实验现象，得出结论：磁极间距离越近，相互作用力越大。小月认为：这个结论还需要进一步实验论证，联想到磁体间的相互作用规律，还须研究甲、乙两块磁铁相互_______时，磁体间作用力与距离的关系。
【答案】（1）磁极间的距离越近，磁体间的作用力越大 （2）转换 （3）排斥
【解析】（1）既然发现磁体间的距离不同时，作用力大小也不同，则可以提出猜想：磁极间的距离越近，磁体间的作用力越大。当然其它猜想只要是围绕磁体间的作用力与距离关系来提出的都可以。（2）当某种现象不容易直接观察时，可以借助其它现象来判断需要观察的现象的情况，这种方法叫做转换法。（3）由于小谦在探究“磁体间作用力大小与磁极间的距离有什么关系”时，只做了磁极相互吸引的情况，而磁极间的作用力还有相互排斥的情况，所以还须研究甲、乙两块磁铁相互排斥时，磁体间作用力与距离的关系。
17．善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。
（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝ （用给出的物理量表示），由此可知，此密度计漂浮在煤油（密度为0.8×103kg/m3）中时浸入深度h煤油＝ h水（填数值），密度计刻度特点是 （选填选项前序号①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏）。
（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。
①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω 1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是 Ω。
②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。
（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3．杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则的密度是 kg/m3．（g取10N/kg）
【答案】（1）；1.25h水；③；（2）200；减小；（3）5.1×103。
【解析】（1）密度计在水中和在被测液体中都是漂浮的，所以浮力相等，F水浮＝F液浮，ρ水gV排水＝ρ液gV排液，ρ水gSh水＝ρ液gSh液，
所以，密度计浸入液体的深度：h液＝。
煤油的密度为：ρ液＝0.8×103kg/m3
此密度计漂浮在煤油中时浸入深度：
h煤油＝＝＝1.25h水，
因为ρ水gSh水＝ρ液gSh液，所以，ρ水h水＝ρ液h液，液体密度和进入的深度成反比，所以刻度是均匀的。
（2）①滑动变阻器阻值为零时，电路最大电流是：I＝15mA＝0.015A，所以定值电阻最小阻值：R＝＝＝200Ω。
②电流表示数变小→滑动变阻器阻值变大→杠杆右端向上运动→杠杆左端下沉→浮力减小→液体密度变小。
（3）合金块受到重力、浮力和拉力作用，物体间力的作用是相互的，同时合金块给杠杆一个力，杠杆在水平位置平衡，（G合金﹣F浮）×oa＝G铜×ob，又因为物体浸没，物体排开液体的体积等于物体的体积，
（ρgV﹣ρ液gV）×oa＝m铜g×ob，（ρV﹣ρ液V）×oa＝m铜×（ab﹣oa），（ρ×1×10﹣3m3﹣1.1×103kg/m3×1×10﹣3m3）×0.2m＝2kg×（0.6m﹣0.2m），
解得：ρ＝5.1×103kg/m3。
18．一个小球固定在弹性细杆的末端，弹性细杆竖直安置在一个平台上，小球静止时在平衡位置O，当小球被拨离平衡位置到A处后释放，小球将和杆一起按图所示的方式来回振动。若将小球从A出发再次回到A确定为振动1次，可以数出一段时间内小球来回振动的次数（取整数）。
小组同学猜想小球在1分钟内的振动次数可能受下列因素影响。
甲。细杆长度； 乙。小球开始释放位置与平衡位置之间的距离AO； 丙。小球质量他们想通过实验来探究影响小球在1分钟内振动次数的因素。于是设计了实验记录表一，并将些有关的实验条件及数据记录在表一中：
表一：
物理量
实验序号
细杆长度
（厘米）
AO间距
（厘米）
小球质量
（克）
1
50
4
49
2
50
3
25
3
50
6
25
①根据表一中的信息，你认为可以探究的相关因素是 。
A． 甲 B．乙 C．丙 D．甲和乙 E．甲和丙
F．乙和丙 G．甲、乙、丙 H．与甲、乙、丙无关的其它因素
请说明你选择该选项的依据： 。
②小组同学随后进行了实验，并把实验结果记录在表二中
表二：
物理量
实验序号
细杆长度
（厘米）
AO间距
（厘米）
小球质量
（克）
1分钟内振动的次数
1
50
4
49
27
2
50
3
25
38
3
50
6
25
38
根据表二中的信息，你认为影响小球1分钟内振动次数的因素是 。
A．甲 B．乙 C．丙 D．甲和乙
E．甲和丙 F．乙和丙 G．甲、乙、丙
H．与甲、乙、丙无关的其它因素
请说明你选择该选项的依据： 。
【答案】①B 根据控制变量法，实验序号2与3满足这个条件，即细杆长度与小球质量相同，只有AO间距不同，其余各组实验之间都改变了超过一个因素。
②C 由实验序号2与3，细杆长度与小球质量相同时，小球1分钟内振动次数与AO间距无关，再由实验序号1与2或1与3，可知细杆长度相同时，小球质量越小，1分钟内振动的次数越多。
【解析】①表一中记录了3次实验数据，根据控制变量法，只的实验序号2与3满足这个条件，即细杆长度与小球质量相同，只有AO间距不同，其余各组实验之间都改变了超过一个因素。故根据表一中的信息，可以探究的相关因素是：小球开始释放位置与平衡位置之间的距离AO，即选B；
小球质量；
②由实验序号2与3，细杆长度与小球质量相同时，小球1分钟内振动次数与AO间距无关；
再由实验序号1与2或1与3，可知细杆长度相同时，小球质量越小，1分钟内振动的次数越多，故影响小球1分钟内振动次数的因素是小球质量，故选C。
故答案为：①B；根据控制变量法，只的实验序号2与3满足这个条件，即细杆长度与小球质量相同，只有AO间距不同，其余各组实验之间都改变了超过一个因素。
②C；由实验序号2与3，细杆长度与小球质量相同时，小球1分钟内振动次数与AO间距无关，再由实验序号1与2或1与3，可知细杆长度相同时，小球质量越小，1分钟内振动的次数越多。
19．某小组同学为了研究带同种电荷的带电体之间排斥力的大小与哪些因素有关，他们用测微小力的电子秤和两个带同种电荷的金属球A、B进行图7所示的实验，他们先将电子秤调零，如图（a）所示。然后让金属球A、B分别带等量同种电荷，带电体间排斥力的大小通过电子秤的示数观察。己知图（c）、（d）中A、B球间距相同，且大于图7（b）中A、B球间距；图（b）、（c）中A，B球电量相等，且大于图（d）中A、B球的电量。实验现象如图7所示，请根据实验现象及相关条件，归纳得出初步结论。
①分析比较图（b）和（c）中电子秤示数和相关条件可得 ；
②分析比较图（c）和（d）中电子秤示数和相关条件可得： 。
【答案】（1）同种电荷的带电体之间排斥力的大小与距离有关；带电量相等时，距离越小，排斥力越大。
（2）同种电荷的带电体之间排斥力的大小与电量有关；距离相等时，电量越大，排斥力越大。
【解析】明确实验目的，结合控制变量法的应用，找出图中的异同点，则能够得出实验结论。
（1）分析比较图（b）和（c），电子秤示数不同，说明排斥力不同；实验条件是电量相同，距离不同；故可得结论：同种电荷的带电体之间排斥力的大小与距离有关；带电量相等时，距离越小，排斥力越大。
（2）分析比较图（c）和（d），电子秤示数不同，说明排斥力不同；实验条件是距离相同，电量不同；故可得结论：同种电荷的带电体之间排斥力的大小与电量有关；距离相等时，电量越大，排斥力越大。
20.把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如图所示的闭合回路，当AB两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。回答下列问题：
（1）如图所示，①其它条件不变，只将A处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流 。②其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流 （各空格均选填“变大”、“变小、”、“不变”、“变为零”）
（2）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由 能转化而来。
（3）热电偶电路可以把温度信号换成 信号，利用这种性质可以把热电偶做成 （写出一种应用）。
【答案】（1）变小；变为零；（2）内；（3）电；温度计。
【解析】（1）其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，则AB两处的温度差减小，电路电流变小；
其它条件不变，移去酒精灯，将B放入另一杯冰水混合物中，则AB两端没有温度差，电流变为零；
（2）要产生电流，两接点间必须存在温度差，说明热电偶是将内能转化为电能的装置；
（3）根据热电偶电路中电流的特点及产生条件可知，电流的大小直接反映了两接点间温度差的大小，即热电偶电路可以把温度信号转换成电信号；
因此，我们可以从中得到启示：可将电流表改装成温度计，控制两接点中的一个点的温度不变，将另一个点的温度作为被测温度，即可通过电流表示数反映出其温度值的大小，所以其可行的应用为温度计。
21．大家都知道：“摩擦生热”．那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系？焦耳等科学家运用多种方法、不同实验，测出做功（W）和做功产生的热（Q）两者之间的比值关系．其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验：如图甲，在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮，多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动，转动的叶片与水摩擦，产生的热使水的温度升高．焦耳通过测量 和重物下落的距离，计算出重物做的功，即翼轮克服水的摩擦所做的功（W ）；测量绝热桶中水升高的温度，从而计算出水吸收的热（Q ）．
（1）焦耳做这个实验的目的是 ．
（2）小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材，粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系．具体方案是：
①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯．
②用天平称量一定质量的水，记为m水，用温度计测出水的温度，记为t1．
③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水．计算出h杯﹣h水，这也就是杯中水下落的高度．
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计（连接处密闭绝热），盖紧保温杯，如图乙．
⑤ （填写操作），计算出水的重力所做的功（W）．
⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热（Q）．
⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系．
【答案】所挂重物的重力； （1）研究摩擦做功和产生热量的关系；（2）将保温杯慢慢上下翻转多次（n次）．
【解析】根据W=Gh知要计算出重物做的功，需要测量所挂物体的重力G和重物下落的距离h；
（1）由题意知焦耳做这个实验的目的是研究摩擦做功和产生热量的关系；
（2）要粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系，具体方案是：
①用刻度尺测量空保温杯内部高度，记为h杯．
②用天平称量一定质量的水，记为m水，用温度计测出水的温度，记为t1．
③将水倒入保温杯中，测量杯中水的高度，记为h水．计算出h杯﹣h水，这也就是杯中水下落的高度．
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计（连接处密闭绝热），盖紧保温杯，如图乙．
⑤将保温杯慢慢上下翻转多次（n次），根据W=Gh=nm水g（h杯﹣h水），算出水的重力所做的功W．
⑥测出杯中水的温度，记为t2，计算出水吸收的热（Q）．
⑦根据⑤、⑥数据，得出两者的比值关系
22.某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：
①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此
时弹簧上端到水平面的高度h1；
③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；
④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出
弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h
实验次数
h0/m
h1/m
h2/m
x/m
X2/m2
△h/m
1
0.50
0.40
0.55
0.40
0.01
0.15
2
0.50
0.30
0.90
0.20
0.04
0.60
3
0.50
0.20
1.55
0.30
0.09
1.35
4
0.50
0.15
2.00
0.35
0.12
1.85
（1）实验中弹簧的形变量x= （用所测物理量符号表示）；
（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过 来间接反映的；
A．h1 B．h2 C．h2﹣h0 D．h2﹣h1
（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h﹣x和图乙△h﹣x2图象，由此得到
的结论是弹簧弹性势能的大小与 成正比
【答案】（1）h0﹣h1 （2）D （3）形变量的平方
【解析】（1）弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x=h0﹣h1；（2）实验中弹性势能的大小时通过铁块被弹起的高度来间接的反应，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即h2﹣h1，故D正确；（3）由表可知△h=15x2，△h与x2成正比例函数关系，图象为过原点的直线，即弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。
23.几个同学荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间有规律．于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提
出以下猜想．
小敏：可能与秋千的绳长有关；
小颖：可能与人和秋千坐垫的总质量有关；
小青：可能与秋千摆动幅度(摆动中人离开最低点的最大距离)有关．
他们进行了如图所示的实验，一细绳一端拴一小球，让小球自由往返摆动模拟秋千的运动,并记录数据如下表．
请回答下列问题：
(1)要完成上述实验，除如图所示的器材外，还需要的实验器材有：天平、________、__________；
(2)从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动一次的时间与____________有关；
(3)实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是_____________________。
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调______(选填“长”或“短”)．
【答案】（1）刻度尺；停表；（2）绳长；（3）机械能有损耗，或受到摩擦，或受到空气阻力等；（4）短
【解析】(1)还需要用刻度尺测量秋千的绳长，用停表测量秋千往返摆动一次的时间；
(2)由表中数据可知，摆绳的长度不同，摆动一次所用时间不同，与小球质量大小和摆动幅度无关，即小球往返摆动一次的时间与绳长有关；
(3)小球只能摆动一段时间,造成小球停下来的原因可能是机械能有损耗，或受到摩擦，或受到空气阻力等；
(4)由表中数据可知，摆长越长，摆动一次所用时间越长，所以某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调短．
24.在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃．他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：凹透镜也能点燃火柴；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的．你认为他们判断的依据是_______．
（2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明猜想2是______________的．
（3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案．
简要做法：_______________；
如何判断：_______________．
【答案】（1）凹透镜对太阳光有发散作用，不能点燃火柴（2）错误（3）用直径不等的凸透镜做实验，测量火柴被点燃的时间，如果各次实验测量的点燃时间不等，则猜想正确，反之则错误。
【解析】（1）凹透镜对光有发散作用，光线经过凹透镜不能会聚，所以火柴不会被点燃。
所以猜想1是错误的。
（2）他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等．这说明点燃时间与焦距无关。所以猜想2是错误的．
（3）用直径不等的凸透镜做实验，测量火柴被点燃的时间（只要提到“不同直径”和“测量时间”等关键词就算正确）。如果各次实验测量的点燃时间不等，则猜想正确，反之则错误
25.小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验序号
铁块质量m/g
铁块距桌面高度H/cm
桌腿进入沙子
的深度h/cm
①
20
20
1.9
②
20
30
2.9
③
20
40
3.8
④
30
20
2.9
⑤
40
20
4.1
（1） 实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。
【答案】桌腿进入沙子的深度 ①④⑤ 质量相同的物体，高度越大，重力势能越大
【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；
（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；
故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。
（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。
26．在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时，小雨提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能可能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能可能与物体所在的高度有关．
为此他设计了如图甲所示的实验装置．将两端开口、长约1m、粗细均匀的圆柱形玻璃管竖直固定在铁架台上将粗细适宜的圆柱形泡沫塑料块置于玻璃管内O点处（塑料块与玻璃管内壁有适量的摩擦）；其他器材还有：刻度尺、一组系有细线的质量不等的钩码、用于调整泡沫塑料块回到O点位置的木棒（如图乙所示）
请你帮助小雨回答下列问题：
（1）探究“猜想一”时，应使用质量 （选填“相同”或“不同”）的钩码从 （选填“相同”或“不同”）的高度在玻璃管内由静止下落，去冲击O点的泡沫塑料块，然后用刻度尺分别测量 ；从而比较出重力势能的大小．
（2）设计探究“猜想二”的记录实验数据的表格．
【答案】见解析。
【解析】（1）要探究物体的重力势能与质量的关系，根据控制变量法的思路，就要控制钩码的高度不变，钩码的质量变化．通过泡沫塑料块下移的距离来反映钩码重力势能的多少．
故答案为：不同；相同；泡沫塑料块下移的距离．
（2）由于实验是在物体质量一定时，研究物体的重力势能与高度的关系，所以要使物体的质量一定，改变物体的高度，通过泡沫塑料块下移的距离来反映物体重力势能的多少．因此表格中包含的栏目有：物体的质量、物体的高度、泡沫塑料块下移的距离．由于是通过多次实验来比较物体的重力势能的大小的，所以表格中要包括实验次数．故设计表格如下表：
实验次数
钩码的质量（g）
钩码下落的高度
（cm）
泡沫塑料块下移的距离（cm）
1
2
3
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