最新中考物理特色重点专题（讲义） 专题21 力学体系六个常考的探究实验问题

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1. 小晨同学买了一个小吊坠（如图甲所示）作为母亲节的礼物送给妈妈，他利用天平和量筒测量小吊坠的密度进行鉴定。
（1）将天平放在_____上，拨动______至标尺左端零刻度线，此时指针偏向分度盘中线左侧，他应该将平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）移动，直至天平平衡；
（2）将解去挂绳的小吊坠放在左盘，往右盘加减砝码，当最后放入5g的砝码时，发现指针指在分度盘中线的右侧，则他下一步的操作是（ ）
A．向右移动游码 B．向左移动平衡螺母 C．取出5g的砝码
（3）天平再次平衡后，砝码和游码的位置如图乙所示，则该小吊坠的质量为_______g；
（4）先向量筒中加入30mL的水，将重新系好挂绳的小吊坠轻放入量筒中，水面如图丙所示，则小吊坠的体积为_______ cm3；
（5）小晨将测得的密度和表格中数据进行对比，发现小吊坠可能是_______制作而成的，他仔细分析了自己的测量过程发现，小吊坠密度的测量值与真实值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 （1）水平工作台 游码 右 （2）C （3）24 （4） 8 （5） 和田玉 偏小
【解析】（1）在使用天平前，应进行调零，将天平放在水平工作台上，拨动游码至标尺左端零刻度线。
指针偏向分度盘中线左侧，说明此时天平左端重，右端轻，应该将平衡螺母向右移动，直至天平平衡。
（2）当最后放入5g的砝码时，发现指针指在分度盘中线的右侧，说明此时5g的砝码质量过大，故应将5g的砝码取下，移动游码，使得天平平衡，故下一步的操作是取出5g的砝码，故AB不符合题意，C符合题意。故选C。
（3）由图乙可知，小吊坠的质量为
m=20g+4g=24g
（4）由图丙可知，此时水与小吊坠的总体积为V总=38mL，故小吊坠的体积为
V=V总-V0=38mL-30mL=8mL=8cm3
（5）由可得，小吊坠的密度为
故由表中数据可知，小吊坠可能是和田玉制作而成的。
在测量小吊坠体积时，绳子未解下，则由排水法测小吊坠体积时，会使得小吊坠的体积测量值偏大，故由可知，会使得小吊坠密度的测量值与真实值相比偏小。
2. 物理实验小组为了测量小物块的密度，进行了以下操作：
（1）把托盘天平放在水平台上，将游码移至标尺______（选填“左”或“右”）端的零刻度线处，发现指针静止在分度盘中线右侧（如图甲所示），此时应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使托盘天平平衡；
（2）用调节好的天平测量小物块的质量，所用砝码和游码情况如图乙所示，则小物块的质量为________g；
（3）如图丙所示量筒中水的体积是______mL，用细绳系住小物块沉入水中，待完全浸没后量筒中液面上升至80mL处，则小物块的体积为_______cm3；
（4）通过上述数据可求得小物块的密度为_______g/cm3；
（5）小红同学在整理器材时发现右盘中砝码有一个缺了一角，该情况会对测量结果造成一定误差，导致所测密度值_______（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 （1）左 左 （2）32 （3）60 20 （4）1.6 （5）偏大【解析】（1）使用天平时，要将天平放在水平台面上，把游码移到横梁标尺左端的零刻度线处，发现指针静止在分度盘中线右侧（如图甲所示），说明天平的右端下沉，左端上翘，应将平衡螺母向上翘的左端移动，使托盘天平平衡。
（2）根据图乙可知，天平标尺的分度值是0.2g，游码对应的刻度值是2g，故此时小物块的质量
m=20g+10g+2g=32g
（3）据丙图可知，此时水的液面与60刻度线相平，所以水的体积为60mL。
小物块的体积V=80mL -60mL=20mL= 20cm3
（4）小物块的密度
（5）因为砝码有一个缺了一角，所以该砝码的实际质量小于所标质量。当天平平衡时，物体的实际质量等于砝码的实际质量加上游码对应的示数，而读数却是按砝码上的所标质量，这样就导致称出来的石块质量偏大，根据密度公式 可知，测量结果偏大。
3. 酒精消毒液已成为居家必备用品。小强利用天平、量筒等实验器材测量某酒精消毒液的密度。
（1）将天平放在______上，将游码移至标尺左端的零刻度线处，此时指针位置如图甲所示，应向________调节平衡螺母直至天平平衡；
（2）测量步骤如下：
①在烧杯中倒入适量消毒液，用天平测出烧杯和消毒液的总质量为78g；
②将烧杯中部分消毒液倒入量筒，液面位置如图乙所示，量筒内消毒液的体积为_______cm3；
③用天平测出烧杯和剩余消毒液的质量如图丙所示，则其质量为_______g；
④消毒液的密度为_______g/cm3。
（3）小强测量一个木块（ρ木F3。
9. 如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
（1）物块未浸入水中时，弹簧测力计示数如图甲所示，物块的重力为______N；
（2）小明将物块从图甲下降至图乙的过程中，发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时，还观察到______由此初步分析得出：物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关；
（3）继续增大物块所处的深度，当它与容器底部接触后，弹簧测力计示数如图丙所示，此时物块受到的浮力为______N；
（4）为探究浮力与液体密度的关系，小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中，这样操作的目的是为了控制______相同；他发现液体密度改变，而物块受到的浮力变化却不明显。小明想出下列四种实验改进方案，其中不可行的是______；
A．换用体积更大的同种物块
B．换用密度比水小得多的液体
C．换用精确程度更高的测力计
D．利用现有器材进行多次实验
【答案】 （1）1.8 （2） 水面上升 （3） 0.8 （4）排开液体的体积相同 D
【解析】（1）如图甲，没有浸入水中，利用悬挂法测量物体的重力，此时重力为1.8N。
（2）图甲下降至图乙的过程中，发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时，观察到烧杯内水面在上升，排开水的体积慢慢变大。
（3）如图乙和丙，液体是水，而且都浸没，故浮力的的大小不变，故浮力的大小为
（4）小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中，浸没后，物体排开液体的体积等于物体的体积，都是浸没在液体中，排开液体的体积相同。
A．换用体积更大的同种物块，浮力比较大，弹簧测力计示数变化明显，故A不符合题意；
B．换用密度比水小得多的液体，浮力变化比较大，故B不符合题意；
C．换用精确程度更高的测力计，微量的浮力变化就可以测量出来，故也是可行，故C不符合题意；
D．利用现有器材进行多次实验，浮力的大小不变，两次浮力的变化不明显，故不可行，故D符合题意。
故选D。
10. 如图所示是某物理兴趣小组验证“阿基米德原理”的实验操作过程示意图。
（1）验证阿基米德原理实验的合理顺序是______；（填字母代号）
（2）金属块浸入溢杯前，溢杯里水面高度应______；
（3）金属块浸没在水中时，受到的浮力是______N；
（4）金属块的密度为______kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
（5）比较______（填字母代号）和______（填字母代号）的操作可得出结论：浸入液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。
【答案】 （1）FABGCEDH
（2）到达溢水杯杯口
（3）1
（4）2.6×103
（5）AD；FH
【解析】（1）验证阿基米德原理实验的合理顺序是，先测量空桶，再测量石头的重力，再用称重法测量浮力，然后不断改变物体浸入液体中的体积并测量桶和水的总重，故顺序为FABGCEDH。
（2）金属块浸入溢杯前，溢杯里水面高度应到达溢水杯的杯口。（3）金属块浸没在水中时，受到的浮力是
故浸没时的浮力为1N。
（4）金属块的体积为
故金属块的质量为
金属块的密度为
故金属块的密度为 。
（5）通过AD可知，浸没时物体所受的浮力；通过FH可知排开水的重力，故比较两者的关系即可。
11. 在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）小明安装好杠杆后，发现其左端下沉，如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向___________调节；
（2）如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A处悬挂3个钩码，每个钩码重0.5N。如果在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡，当方向为___________时，拉力最小，大小为___________N；
（3）课后，小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图丙所示，则力臂___________。若两边同时各取走一枚硬币，则杠杆的___________端将下沉。
【答案】（1）右 （2）竖直向下 2 （3）2：1 右
【解析】（1）由图甲知，杠杆的左端下沉，应向右调节平衡螺母才能让杠杆在水平位置平衡。
（2）在B处施加的动力方向竖直向下时，对应的动力臂最大。据杠杆的平衡条件，阻力和阻力臂不变时，动力臂最大，对应的动力最小。杠杆在水平位置平衡时，有
3×0.5N×4l=F1×3l解得最小拉力F1=2N
（3）由图示知，左边对杠杆的作用力为2个硬币的重力，右边对杠杆的作用力为4个硬币的重力，设每个硬币的重力为G，则有G1：G2=2G：4G=1：2
据杠杆的平衡条件有l1：l2=G2：G1=2：1
在两边同时取走一枚硬币，则左边和右边分别是
(2G-G)×l1=G×l1=2Gl2
(4G-G)×l2=3Gl2
所以杠杆的右端下沉。
12.如图所示，根据杠杆的平衡条件测量某种液体的密度，所用器材：轻质杠杆自身重力忽略不计、容积为100mL的空桶、重为的物体M、刻度尺、细线。

（1）如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______ 调节；调节杠杆在水平位置平衡的目的是______ 。
（2）把空桶悬挂在A点，物体M悬挂在B点时，杠杆再次在水平位置平衡，测得OA的长度为10cm，OB的长度为20cm，则空桶重为______ N。
（3）若此时，往A点的空桶内注满某种液体，调节物体M到C点时，杠杆在水平位置重新平衡，测得OC的长度为42cm，则桶内液体的密度为______ 。
【答案】左 便于测量力臂的大小 1
【解析】甲图中杠杆向右偏，应将平衡螺母向左调，是杠杆在水平位置平衡，这样的目的是：便于测量力臂的大小；
根据杠杆平衡条件：可得：
，即，；
由杠杆平衡条件得：，即，；
液体的密度：。
13. “十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路交通安全。
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题：
（1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超速___________（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块运动的___________反映追尾的危害程度；
（2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时___________还不够大；
（3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超载带来危害；
①操作：___________；
②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的？___________。
【答案】 （1）会 距离 （2）质量 速度 （3）见详解 见详解
【解析】（1）小车由斜面顶端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，说明速度越大的物体具有动能越大，动能过大的货车会造成追尾事故。
危害程度不能直观体现，只能运用转换法，用木块被撞击的距离间接体现。
（2）逐次增加砝码个数重复实验，增加砝码质量越大，造成小车的动能越大。
影响动能的因素除了质量，还有速度，所以考虑可能是速度还不够大。
（3）将装有砝码的小车放在斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动的距离。
若木块运动的距离比乙图中木块运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度。
14．为了模拟研究超载和超速带来的安全隐患，小霞同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球从同一装置高度分别为hA、hB、hC的位置由静止滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB），推动小木块运动一段距离后停止，根据生活经验和所学的物理探究方法，回答：
（1）在甲、丙两图所示的实验中，A、C两球刚滚到水平面时的速度 （选填“相等”或“不相等”）。
（2）用来研究超速带来的安全隐患时，小霞应选择 两图所示的实验进行比较。
（3）后来小霞分别用B球和C球将弹性相同的弹簧压缩到相同程度后再放手，如图丁所示，则两球离开弹簧时的速度 （选填“相等”或“不相等”）。
【答案】（1）相等；（2）甲、乙；（3）不相等。
【解析】（1）小球从同一高度释放，运动到水平面时，它们的速度相等；
（2）超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大。选择质量相等到达水平面速度不同的A、B小球，即采用甲、乙两图实验。
（3）用B球和C球将弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相同，转化成的动能相同，两小球的质量不同，所以速度不同。
材质
翡翠
和田玉
玻璃
有机玻璃
密度/g•cm-3
约3.3~3.36
约2.95~3.17
2.5
1.18