2023年中考物理专题复习之控制变量思想的运用（二）

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2023年中考物理专题复习之控制变量思想的运用（二）1．六一儿童节前夕，小明弟弟所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛，如何赢得比赛呢？小明邀请学习小组的同学们一起进行专题项目研究，并制定参赛方案。（1）通过分析可知，要取得胜利，关键是从草坡上滑到坡底所用时间要短。同学们提出两个观点：①体重越大，用时越短；②斜坡越陡，用时越短。针对以上两个观点，大家讨论：需用木块和木板搭建斜面，如图所示：下滑的物体选小车，那用什么改变物重呢？______（2）请你选择观点②，设计实验步骤，并陈述你对参赛方案的建议：实验步骤：______；参赛建议：______。2．在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，让小车从斜面的同一高度由静止下滑，观察小车在不同材料（毛巾、棉布、木板）的水平面上滑行的距离。（1）实验中每次都让小车从斜面的同一高度由静止下滑，这样能够使小车每次到达水平面时具有相同的_____；（2）实验中是通过改变_____来改变小车所受阻力大小的；（3）根据这个实验推理：若水平面绝对光滑，那么小车将一直做_____。3．我国是桥梁建设的大国，桥梁建设时需要考虑钢梁的“下垂量”。如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量。小明通过分析桥梁结构作出如下两个猜想：①钢梁的下垂量h可能与钢梁所受到的压力F有关；②钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱间距s有关，于是进行了如下实验：（1）小明首先想探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，请你为他设计记录实验数据的表格______；（2）图乙是小明探究“钢梁的下垂量h与钢梁所受的压力F的关系”时画出的下垂量h与所受压力F关系的图线，根据图像可得结论：______；（3）观察发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥，使其能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个值得研究的猜想：______。4．在实验课上，小芳做了如图所示的三个实验。由实验可知：（1）她要探究的问题是：________；（选填序号）A．探究压力的作用效果与受力面积的关系；B．探究压力的作用效果与压力大小的关系。（2）实验结论是：________；（3）实验中所用到的研究方法有：________和________。5．小东要探究“影响滑动摩察力大小的因素”，他猜想影响滑动摩察力大小的因素可能有：猜想一：接触面所受的压力大小猜想二：接触面的粗糙程度接下来小东通过如图所示实验操作验证他的猜想：（1）实验要求用弹簧测力计水平拉动木块做_________运动，根据二力平衡的原理，可知此时摩擦力与拉力大小相等，否则弹簧测力计的示数不等于摩擦力；（2）比较甲、乙两次实验，可以得出结论：当接触面的粗糙程度一定时，_________，滑动摩擦力越大；（3）比较_________两次实验，可以得出结论：当压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）实验中运用的实验研究方法是_________。6．小明在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中，进行了如下过程：（1）实验中必须先检验压强计的气密性。若用手指按压橡皮膜，不论轻压还是重压橡皮膜，发现U形管两侧液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性______（选填“好”“差”）。如图甲中的U形管______（选填“是”或“不是”）连通器。（2）为探究液体内部压强与深度的关系，将压强计的探头先后放在图乙所示烧杯的a、b位置处，可以观察到探头在______（选填“a”“b”）位置时U形管两侧液面的高度差较大，由此可初步得出结论：同种液体，______。（3）如图丙所示，将探头放入另一烧杯的液体中（液面与图乙中水面相平），使U形管两侧液面的高度差与图乙中相同（均为Δh），则烧杯丙中的液体密度ρ液______ρ水（选填“>”“<”或“=”）。7．学校将要进行掷铅球比赛，同学们就如何才能把铅球掷得更远，做出了如下猜想。猜想一：铅球掷出的距离，可能与掷出铅球时的速度大小有关；猜想二：铅球掷出的距离，可能与掷出铅球时的射出仰角θ（投掷方向与水平方向的夹角）有关。根据猜想，他们制作了一个小球弹射器（如图所示），它能使小球以不同速度大小和方向射出，弹射方向与水水平方向的夹角，可由固定在铁架台上的量角器读出，他们通过5次实验得到表中的数据：实验次数射出速度v/(m/s)射出仰角θ射出距离（水平距离）s/m1530°2.921030°9.531045°10.841060°9.151530°10.7请你根据上述所收集的信息和相关证据回答下列问题：（1）为了验证猜想一，应选用序号为___________三次的实验数据，得出的结论是：在掷出铅球时的射出仰角θ一定时，掷出铅球时的___________越大，抛出的距离越远；（2）为了验证猜想二，应选用序号为___________三次的实验数据，得出的结论是：铅球掷出的距离还与铅球掷出时的仰角θ___________（选填“有关”或“无关”）。8．在探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，某实验小组采用了如图1、2所示的电路。（1）实验中，通过观察 _____来间接反映电流产生的热量，这种科学探究方法称为 _____法。（2）利用图1进行实验时，是为了探究电流产生的热量与 _____的关系；为了探究电流产生的热量与电流的关系时，应选择图 _____（选填“1”或“2”）。这种科学探究方法称为 _____法。（3）通过本实验可以得出结论：通电时间越长，电流 _____，电阻 _____，电流产生的热量越多。（4）另一实验小组决定用图3所示的装置，比较不同物质的吸热能力，应在A、B两烧瓶中放入 _____（选填“质量”或“体积”）相等、初温 _____的水和煤油。实验中通过观察 _____来间接反映物质吸收热量的多少。（5）该实验小组将测量的数据描绘成图像如图4所示，则 _____的吸热能力更强。9．某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。（1）加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过________（填“加热时间的长短”或“液体的种类”）来判断的。下列实验与此实验方法相同的是________；A．探究通过导体的电流和它两端电压的关系B．探究影响电阻大小的因素时观察灯泡的亮度和电流表的示数（2）实验中记录的实验数据如表：液体质量/g初温/℃末温/℃加热时间/min水200254012.0煤油20025407.5某同学根据表格绘制的“吸收热量﹣时间”和“温度﹣时间”图象如下，能正确描述该实验真实情况的图象是________（选填序号）。A．B．C．D．10．如图所示是探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝b的阻值为10Ω，其余电阻丝的阻值均为5Ω。（1）实验中通过比较U形管中 ___________的变化来判断电流通过导体产生的热量的多少；（2）实验中选择用加热空气而不用煤油和水的原因是 ___________，使实验现象更明显；（3）甲装置可探究电流产生的热量与 ___________的关系；（4）乙装置通电一段时间后，___________（选填“c”或“d”）电阻丝产生的热量多；（5）若把乙装置右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源一段时间后，产生的热量情况是 ___________（选填“左瓶多”、“右瓶多”或“两瓶一样多”）。
参考答案：1．     橡皮泥     见解析     见解析【详解】（1）[1]要探究体重越大，用时越短，可以用橡皮泥来改变小车的质量。（2）[2]实验步骤：a．用一木块和木板搭一个斜面，将挡板固定在斜面底端；b．用停表测出小车从斜面的某一高度由静止滑下到撞击挡板所用时间t1；c．增大斜面的坡度，用停表测出小车从斜面的同一高度由静止滑下到撞击挡板所用时间t2。[3]参赛建议：若t1＞t2，选择较陡的滑草坡参赛；若t1＝t2，任选一滑草坡参赛；若t1＜t2，选择较缓的滑草坡参赛。2．     速度     水平面的粗糙程度     匀速直线运动【详解】（1）[1]根据控制变量法，实验中使下车下滑的高度相同，是为了控制小车每次到达水平面时的速度相同。（2）[2]毛巾、棉布、木板粗糙程度不同，故实验中水是通过改变水平面粗糙程度来改变小车所受阻力大小的。（3）[3]根据上图可知，小车在木板上受到的阻力最小，通过的距离最长，根据这个实验推理：若水平面绝对光滑，小车将通过的距离无限长，那么小车将一直做匀速直线运动。3．     实验次数123456两个支撑柱间距s/m      下垂量h/cm            钢梁的下垂量h与钢梁所受的压力F成正比     桥能承受的最大压力可能与桥的材料有关【详解】（1）[1]由题意可知，探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，需要控制钢梁所受到的压力F大小不变，则不断地改变两个支撑柱间距s，再观察钢梁的下垂量h变化，大约做实验六次，记录实验数据的表格如下所示：实验次数123456两个支撑柱间距s/m      下垂量h/cm      （2）[2]从图乙可以看到，压力F越大，下垂量h也越大，并且该图线是过原点的直线，则可知道，钢梁的下垂量h与钢梁所受的压力F成正比。（3）[3]由题意可知，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥，使其能承受更大的压力，对于这现象，能够承受更大的压力，在现实生活中，那些桥都有很多车经过，车的重力都比较大，为了让桥能够承受车更大的压力，需要对桥进行探究，看什么因素可以让桥能够承受更大的压力，桥有钢梁这种材料，可以再猜想其他材料又如何，所以提出一个值得研究的猜想：桥能承受的最大压力可能与桥的材料有关。4．     B     见解析     控制变量法     转换法【详解】（1）[1]由图可知，小桌与海绵的受力面积不变，改变了压力，所以她要探究的问题是压力的作用效果与压力大小的关系，故选B。（2）[2]根据实验现象可知，在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。（3）[3][4]实验中通过接触面的凹陷程度来反映压力的作用效果，采用的是转换法；压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关，在研究压力作用效果的影响因素时，还采用了控制变量法。5．     匀速直线     压力越大     甲、丙     控制变量法、转换法【详解】（1）[1]实验中小东应该用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块在长木板上滑动，这时拉力和摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡原理可得摩擦力等于拉力。（2）[2]甲、乙两次实验，接触面粗糙程度相同，乙的压力较大，测力计的示数较大，说明受到的摩擦力较大，故可得：当接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大。（3）[3]要探究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系，需使压力大小相同，改变接触面的粗糙程度，所以应选择甲图和丙图。（4）[4]影响滑动摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度。要探究与压力的关系，需要控制粗糙程度不变，要探究与粗糙程度的关系，需要控制压力相同，故用到了控制变量法；摩擦力的大小不能直接测量，需要根据二力平衡的条件，测量出拉力，才能知道摩擦力，用到了转换法。6．     差     不是     b     液体压强随深度的增加而增大     >【详解】（1）[1]用手按压几下橡皮膜，U形管中的液柱高度几乎不变，说明压强计各部分之间连接不够严密，有漏气现象，该压强计的气密性差。[2]图甲中的U形管本身是一个连通器，但与压强计的探头连接后，一端被封闭，不符合“上端开口，底部连通”这一特点，因此，不是连通器。（2）[3]如图乙所示，将压强计的探头先后放在烧杯的a、b位置处，可以观察到探头在b位置时，U形管两侧液面的高度差较大。[4]U形管两侧液面的高度差越大，说明液体内部压强越大，实验中液体的密度一定，深度不同，深度越大压强越大，可得出结论：同一液体，液体内部压强随深度的增加而增大。（3）[5]如图丙所示，将探头放入另一烧杯的液体中（液面与图乙中水面相平），使U形管两侧液面的高度差与图乙中相同，说明此时液体内部压强相等，比较乙丙两图可知，图丙中探头的深度较小，根据液体压强公式p=ρgh可知，图丙中液体密度较大。7．     1，2，5     速度     2，3，4     有关【详解】（1）[1][2]为了验证猜想一，即铅球掷出的距离，可能与掷出铅球时的速度大小有关，就必须保持射出仰角一定，只改变射出速度：从表格中数据来看，序号1，2，5的射出仰角都是30°，射出速度不同。序号1的射出速度是5m/s，射出距离距离是2.9m；序号2的射出速度是10m/s，射出距离是9.5m；序号5的射出速度是15m/s，射出距离是10.7m。由此可得出结论：在射出仰角一定时，物体抛出的速度越大，抛出的距离越远。（2）[3][4]为了验证猜想二，即要探究射出距离与射出仰角的关系，就必须保持射出速度一定，只改变射出仰角：从表格中数据来看，序号2，3，4的射出速度都是10m/s，射出仰角不同。序号2的射出仰角是30°，射出距离是9.5m；序号3的射出仰角是45°，射出距离是10.8m；序号4的射出仰角是60°，射出距离是9.1m。当射出仰角是45°时，物体抛出的距离最远，所以铅球掷出的距离还与铅球掷出时的仰角θ有关。8．     温度计示数变化     转换     电阻     2     控制变量     越大     越大     质量     相同     加热时间     水【详解】（1）[1] [2] 电阻丝产生的热量不能直接观察，由可知，可使质量和初温相同的液体吸收热量，通过液体温度的变化来确定产生的热量多少，因此实验中，通过观察温度计示数变化来间接反映电流产生的热量，这种科学探究方法称为转换法。（2）[3]图1中，两电阻串联，由串联电路的电流规律可知，通过两电阻的电流和通电时间相同，而两电阻的阻值不同，因此利用图1进行实验时，是为了探究电流产生的热量与电阻的关系。[4]为了探究电流产生的热量与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相同，只改变电流的大小，图2中两阻值相等的电阻分别与变阻器串联后再并联，通过移动变阻器的滑片可改变通过两电阻的电流大小，因此为了探究电流产生的热量与电流的关系时应选择图2。[5] 电流通过导体产生热量与电流、电阻和时间有关，探究电流通过导体产生热量与某一因素关系时，需要保持其他因素不变，只改变某一因素，这种科学探究方法称为控制变量法。（3）[6] [7]根据焦耳定律可知，通过本实验可以得出结论：通电时间越长，电流越大，电阻越大，电流产生的热量越多。（4）[8] [9]图3所示的装置，两个阻值相等电阻串联，由串联电路的电流规律可知，通过两电阻的电流和通电时间相同，由可知，相同时间内，两电阻产生的热量相同，两烧瓶内液体吸收的热量相同，可通过比较不同物质吸热升温的快慢来比较不同物质的吸热能力，因此应在A、B两烧瓶中放入质量相等、初温相同的水和煤油。[10]由可知，在电流和电阻相同时，通电时间越长，电阻产生的热量越多，液体吸收的热量越多，因此实验中通过观察加热时间来间接反映物质吸收热量的多少。（5）[11]根据下图可知，加热相同的时间，水和煤油吸收的热量相同，水的温度升高得慢，由比较吸热能力的方法可知，水的吸热能力更强。9．     加热时间的长短     B     C【详解】（1）[1]加热过程中，相同加热器相同时间内释放的热量相同，根据转换法可知，水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间的长短来判断的。[2]A．探究通过导体的电流和它两端电压的关系，需要控制电阻不变，改变电阻两端的电压，观察通过它的电流，采用了控制变量法，故A不符合题意；B．探究影响电阻大小的因素时，电阻的大小不能直接测量出来，通过观察灯泡的亮度和电流表的示数来反映电阻的大小，采用了转换法；故B符合题意。故选B。（2）[3]AB．实验通过加热时间长短反映吸收热量多少，加热相同时吸热相同，故AB不符合题意；CD．根据表中数据可知，升高相同的温度，水加热时间长，故C符合题意，D不符合题意。故选C。10．     液面高度差     空气受热膨胀，体积变化较大     电阻     c     左瓶多【详解】（1）[1]电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的空气加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法，故通过比较U形管中液面高度差的变化来判断电流通过导体产生的热量的多少。（2）[2]因为在同样吸热的情况下，空气受热膨胀，体积变化较大，实验现象明显，所以实验中用空气而不用煤油和水。（3）[3]甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过它们的电流、通电时间相同，两电阻丝的阻值不同，是探究电流产生的热量与电阻关系的。（4）[4]乙装置中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，c电阻丝产生的热量多。（5）[5]把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，这时通过左右两瓶电阻丝的电流相等，根据并联电阻的规律，右侧容器中电阻小，根据公式Q=I2Rt可知，接通电源一段时间后产生的热量情况是左瓶多。