资源简介

控制变量法
一、选择题（共14题）
1．在研究物理问题中，经常用到“等效替代法”、“控制变量法”、“模型法”、“类比法”等物理方法，下面几个实例中，应用了“等效替代法”是（　　）
A．研究电阻引入“总电阻”概念
B．研究磁场利用磁感线描述
C．探究压强与压力和受力面积的关系
D．研究电流时把它与水流比较
2．小明利用如图所示的实验装置研究导体的电阻跟哪些因素有关。小明使用的主要物理学方法是
A．控制变量法和转换法
B．控制变量法
C．控制变量法和类比法
D．转换法和类比法
3．物理研究中常常用到“等效替代”“法控制变量法”“类比法”等方法，下面是初中物理的几个实例①利用磁感线来描述磁场；②研究电流时把它与水流类比；③研究电路时引入“总电阻“概念；④研究力学问题时引入“合力"概念．上述实例中，采用了相同研究方法的是
A．①② B．①③ C．③④ D．②③
4．如图所示，同样的湿衣物分别晾晒在阳光下和树阴下，是为了探究（ ）
A．蒸发的快慢与液体温度的关系
B．蒸发的快慢与液体表面积的关系
C．蒸发的快慢与空气流动速度的关系
D．以上说法都不对
5．用如图所示电路探究“影响电阻大小的因素”实验时，下列说法正确的是
A．该电路中不可以用小灯泡代替电流表判断电流强弱
B．实验只需控制导体的材料相同
C．该电路探究导体的电阻大小与导体长度有关
D．根据图中的实验可以得出：导体电阻的大小与导体的材料有关
6．某同学研究摆动周期是否与摆的长度有关的实验，实验中他应该改变的量是（ ）
A．摆球质量 B．摆动幅度
C．摆线的长度 D．摆动周期
7．物理研究中常常会用到“控制变量法”、“类比法”、“模型法”、“转换法”等研究方法，下列四个研究实例中，采用“转换法”的是（　　）
A．用光线来研究光的直线传播
B．探究滑动摩擦力大小的影响因素
C．通过称重法测量浮力
D．用U形管压强计中液面高度差来反映液体内部压强大小
8．以下四个电学实验中,滑动变阻器主要起控制变量作用的是
A．探究电流与电压的关系
B．伏安法测定值电阻的阻值
C．探究电流与电阻的关系
D．伏安法测小灯泡的电功率
9．下列实验中，所用研究方法对应正确的是（　　）
A．探究“声音的产生条件”时，将敲响的音叉插入水中——等效替代法
B．探究“真空能否传声”时，逐渐抽出玻璃罩内的空气——控制变量法
C．探究“音调的影响因素”时，用相同的力量拨动钢尺——控制变量法
D．探究“平面镜成像特点”时，用相同的另一支蜡烛与像比较——转换法
10．“控制变量法”是科学研究中常用的方法，下面几个研究实例中应用“控制变量法”的是
A．用示波器显示声音的音调高低
B．用水波类比声波
C．研究蒸发快慢与空气流动速度的关系
D．用鼓面纸屑的跳动显示鼓面的振动幅度
11．如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有质量和温度都相同的水和煤油，通电后，两容器中的液体同时升到60℃，由此可知
A．Rl>R2 B．Rl12．分子运动看不见、摸不着，我们可以通过研究墨水在水中的扩散现象来认识它，这种实验方法叫做“转换法”。如图所示的四个研究实例中，采取“转换法”的是（ ）
A．研究平面镜成像
B．研究滑动摩擦力大小
C．研究磁场引入磁感线
D．研究动能的大小
13．以下列举是同学们做过的实验，其研究方法相同的是（　　）
①牛顿第一运动定律
②研究压力产生的效果跟哪些因素有关
③通过比较同一个灯泡的亮度判断电流的大小
④研究电压时把它与水压相比
⑤研究导体中电流、电压、电阻的关系
⑥通过研究墨水在冷、热水中扩散的快慢可以知道分子运动的快慢与温度的关系
A．①③ B．②⑤ C．③⑥ D．④⑤
14．对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量定值电阻”的这两个实验，下列说法正确的是（　　）
A．它们都是采用控制变量的研究方法
B．它们的滑动变阻器在实验电路中的作用是相同的
C．前者多次测量的目的是分析多组数据，得出电流跟电阻的关系
D．后者多次测量的目的是取电阻的平均值，减小误差
二、非选择题
15．小明在探究“弹性势能大小与哪些因素有关”时，提出了以下两种猜想：
猜想一：弹性势能大小可能和物体的材料有关。
猜想二：弹性势能大小可能和物体的形变程度有关。
针对猜想一，设计的实验及观察到的现象如下：
把大小和形状相同的钢尺和塑料尺弯曲相同的程度，并弹开同一个纸团，观察到纸团被弹开的远近不同。请回答：
（1）小明同学通过实验得出的结论是：______________；
（2）实验中“弯曲相同程度”其目的是：____________。
16．在初中物理的学习中，我们常会用到一些科学研究方法，如：“控制变量法”、“转换法”、“类比法”、“模型法”等。用速度公式来引入功率公式采用了______法；保持受力面积不变，探究压力的作用效果与压力大小的关系采用了______法。
17．如图所示，在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中，甲、乙两次实验，说明压力的作用效果跟______的大小有关．
18．（1）在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时，老师引导同学们作了如下的猜想：
猜想示例：导体的电阻可能个导体的横截面积有关．
请你独立猜想：导体的电阻可能跟___________有关；导体的电阻和可能跟_________有关．
（2）下图是他们进行实验探究时的器材，实验板上固定了四根金属导线，a、b、c三根的长度均为1m, d的长度为0.5m; a、b的横截面积相同，材料不同；a、c的材料相同，但c的横截面积大于a；a、d的材料和横截面积都相同．
在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把M、N跟____________的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较这两根金属丝电阻的大小．
（3）依次把M、N跟a、d的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较a、d两根金属丝的电阻大小，可探究电阻跟____________ 的关系，结论是：_____________．
19．某中学的物理兴趣小组，想探究水平抛出的小球从抛出到落地的时间与哪些因素有关．大家经过讨论，提出了以下猜想：
猜想1：小球从抛出到落地的时间，可能与小球的质量有关．
猜想2：小球从抛出到落地的时间，可能与小球水平射出的速度有关．
猜想3：小球从抛出到落地的时间，可能与小球下落的高度有关．
为了检验上述猜想是否正确，他们精心设计了实验，找来精密计时器，一个可将小球以任意所需速度射出的弹射器，并将弹射器水平固定在铁架台上，按图所示进行实验，得到下表中数据．请你通过分析，回答下列的问题：
（1）为验证猜想1，应选用序号为_______________的实验；
为验证猜想2，应选用序号为_______________的实验；
为验证猜想3，应选用序号为________________的实验．
（2）实验结论：小球从抛出到落地的时间与_______________有关．
（3）该探究实验采用的研究方法是___________________________．
20．物理学中常用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉（符号是T），为了研究“电磁铁产生的磁场强弱与什么因素有关”设计了如甲所示的电路， R2的阻值为10Ω，R为磁敏电阻．其阻值随磁感应强度B变化的图像如图乙．
（1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为多少A？
（2）再闭合S1，移动滑动变阻器R1的滑片，当电流表示数为0.2A时，求该磁敏电阻所在位置的磁感应强度？
（3）保持R1的滑片位置不变，换线圈匝数更多的电磁铁，放在同一位置，电流表示数变小，就得到结论：线圈匝数越多，电磁铁磁性越强．对吗？为什么？
参考答案
1．A
【详解】
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中，由于不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。研究电阻引入“总电阻”概念，是因为在串并联电路中，多个电阻共同使用产生的效果与一个电阻单独使用产生的效果相同，所以采用了等效替代法，故A符合题意；研究磁场时，引入“磁感线“采用的是模型法，故B不符合题意；压强与压力及受力面积都有关系，研究压强与压力和受力面积的关系时，需要保持一个物理量不变，而改变另一个物理量，即采用的是控制变量法，故C不符合题意；研究电流时，把电流比作水流，采用的是类比法，故D不符合题意，故选A。
2．A
【解析】用图中的实验装置研究导体的电阻跟哪些因素有关，因导体的电阻与多个因素有关，故研究时用到控制变量法。又因电阻是导体对电流的阻碍作用，故研究电阻大小时在其两端加上相同的电压，通过比较通过导体的电流大小来反映电阻大小，这种方法叫做转换法；答案选A。
3．C
【解析】
①利用磁感线来描述磁场，采用的是“模型法”；②研究电流时把它与水流类比，采用的是“类比法”；③研究电路时引入“总电阻”概念以及④研究力学问题时引入“合力”概念，都采用了“等效替代法”．
4．A
【解析】
在探究蒸发的快慢与哪些因素有关的实验中要用到控制变量法，分析题意可发现一个在阳光下，一个在树荫下，温度不同，其它都相同，故是研究蒸发的快慢与液体温度的关系．
故选A．
5．C
【详解】
A. 该电路中可以用小灯泡代替电流表判断电流强弱，故A错误；B. 根据控制变量法的思想可知实验不仅需控制导体的材料相同还需控制导体的横截面积相同，故B错误；C. 由图可以看出两导体的材料和横截面积相同，所以该电路探究导体的电阻大小与导体长度有关，故C正确；D. 根据图中的实验可以得出：导体电阻的大小与导体的长度有关，故D错误；故选C．
6．C
【详解】
试题分析：单摆的周期与不同长度的单摆有关，摆长越长，振动周期也就越长；与摆的质量无关．要研究摆动周期是否与摆的长度有关的实验，应该改变摆线的长度，控制其它物理量不变，故选C．
7．D
【详解】
A．光线实际不存在，利用实际不存在的光线描述光的传播特点，运用的是模型法，故A不符合题意；
B．滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关系。研究影响滑动摩擦力的因素时，采用的是控制变量法。故B不符合题意；
C．通过称重法测量浮力属于间接测量法，故C不符合题意；
D．利用压强计中U形管两侧液柱的高度差，反映液体内部压强的大小，即将压强的大小转换为U形管中的高度差，采用的是转换法。故D符合题意。
故选D。
8．C
【详解】
在ABD选项中、在探究电流与电压关系、测量定值电阻的阻值、伏安法测小灯泡的电功率三个实验中，滑动变阻器的作用是：通过改变连入电路的电阻丝的长度改变与之串联的电阻或电灯两端的电压，从而实现多次测量；
而C选项中，探究电流与电阻关系时，因为换了电阻，需要保持电阻两端的电压不变，通过改变滑动变阻器连入电路的电阻丝的长度保持之串联的电阻两端的电压不变；
可见在C选项中滑动变阻器主要起控制变量作用．
故选C.
9．C
【详解】
A．探究“声音的产生条件”时，将敲响的音叉插入水中，是通过溅起的水花判断声音的产生条件，采用的是转换法，故A错误；
B．探究“真空能否传声”时，逐渐抽出玻璃罩内的空气，玻璃罩内空气越少，传出的声音越少；如果玻璃罩内抽成真空后，就听不到电铃响铃的声音了，采用的是推理法，故B错误；
C．探究“音调的影响因素”时，用相同的力量拨动钢尺，控制响度相同，采用的是控制变量法，故C正确；
D．探究“平面镜成像特点”时，用另一根相同的蜡烛与像比较，观察是否与像重合，采用的是等效替代法，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A. 用示波器显示声音的音调高低，是图像法，故错误。
B. 用水波类比声波，是类比法，故错误。
C. 研究蒸发快慢与空气流动速度的关系，是应用“控制变量法”，故正确。
D. 用鼓面纸屑的跳动显示鼓面的振动幅度，是放大法，故错误。
11．B
【详解】
由电路图知道，电阻R1 与R2 并联，所以，它们两端的电压相等，闭合开关，它们的通电时间t相等，所以产生的电热是：；根据题意知道，两容器内装有质量和初温都相等的水和煤油，末温也相等，由于水的比热容较大，由Q=cm△t知道，水吸收的热量较多；又因为Q=，所以，R1 ＜R2，故选B．
12．D
【详解】
A．研究平面镜成像时，选取两支完全相同的蜡烛，目的是比较虚像与物体的大小关系，采用的是等效替代法。故A不符合题意；
B．研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持粗糙程度不变，采用的是控制变量法。故B不符合题意；
C．研究磁场时，用磁感线描述空间磁场的分布情况，采用的是模型法。故C不符合题意；
D．研究影响动能的因素时，利用木块在水平面上运动的距离比较动能的大小，采用的是转换法。故D符合题意。
故选D。
13．BC
【详解】
研究牛顿第一定律时用到的方法是：采用了“实验推理法”；②研究压力产生的效果跟哪些因素有关时，因为压力作用效果跟压力大小、受力面积的大小有关，因此要用到“控制变量法”；③电流大小不能直接被看到，由于电流的大小与灯泡的亮度有关，可以通过灯泡的亮度来间接观测电流的大小，采用的是“转换法”；④研究电压时，我们可以通过对比水压来认识它，采用的是“类比法”；⑤探究导体中电流、电压、电阻的关系时，因为导体中的电流跟导体两端的电压、导体的电阻有关，所以采用了“控制变量法”；⑥通过研究墨水在冷、热水中扩散的快慢可以知道分子运动的快慢与温度的关系时，通过颜色的变化来了解分子运动的快慢，采用了“转换法”，故AD不符合题意，BC符合题意。
故选BC。
14．CD
【详解】
A．在“探究电流跟电阻的关系”时需要采用控制变量法，而“伏安法测量电阻”时不需要利用控制变量法，故A错误；
B．探究电流与电阻关系实验，需要改变接入电路的电阻，同时利用滑动变阻器保持电阻两端电压不变；在伏安法测电阻实验中，需要利用滑动变阻器改变定值电阻两端电压和通过的电流，多次测量取平均值减小误差。所以两个实验中滑动变阻器的作用不同，故B错误；
C．探究电流跟电阻的关系实验，进行多次测量的目的是分析多组数据，得出电流跟电阻的关系，故C正确；
D．伏安法测电阻阻值实验，后者多次测量的目的是取电阻的平均值，减小误差，故D正确。
故选CD。
15．弹性势能大小可能和物体的材料有关 控制变量，使之在相同的条件下进行比较
【详解】
（1）本实验控制了尺子的大小、形状和弯曲程度等变量，比较不同材料下弹性势能的大小。故结论为弹性势能大小可能和物体的材料有关；
（2）在有了猜想后，设计实验时要注意控制变量，避免无关变量的干扰；
16．类比 控制变量
【详解】
功率描述做功快慢，速度描述运动快慢，利用速度说明功率，采用的是类比法。
探究压力作用效果与压力大小的关系时，保持了受力面积的大小不变，采用的是控制变量法。
17．受力面积
【详解】
比较甲、乙两次实验，压力大小相同，而受力面积不同，说明压力的作用效果与受力面积大小有关．
18．导体的长度、导体的材料、导体的温度 a c 长度 在材料、横截面积相同的情况下，导体长度越长，电阻越大
【解析】
导体的电阻除跟导体的横截面积有关外还跟导体的长度、导体的材料、导体的温度等因素有关，因导体电阻与多个因素有关，故探究过程中采用控制变量法，在探究电阻跟横截面积的关系时，选用的金属丝要求长度和材料要相同，满足该条件的金属丝是a和c，故可依次把M、N跟a、c的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较这两根金属丝电阻的大小．依次把M、N跟a、d的两端连接，分析a、d可以发现材料相同、横截面积相同，而长度不同，故闭合开关，记下电流表示数，分析比较a、d两根金属丝的电阻大小，可探究电阻跟长度的关系，结论是：在材料、横截面积相同的情况下，导体长度越长，电阻越大．
19．2、5、6 1、3、4 2、4、7 小球下落的高度 控制变量法
【详解】
（1）大家猜想水平抛出的小球从抛出到落地的时间与小球的质量、小球水平射出的速度和下落的高度有关．为了验证猜想1，应控制小球水平射出的速度和下落的高度不变，表中2、5、6符合，三次时间相同，这说明小球从抛出到落地的时间与质量无关；为了验证猜想2，应控制小球的质量和下落的高度不变，表中1、3、4符合，三次时间相同，这说明小球从抛出到落地的时间与小球水平射出的速度无关；为了验证猜想3，应控制小球的质量和水平射出的速度不变，表中2、4、7符合，三次时间不相同，这说明小球从抛出到落地的时间与小球下落的高度有关；
（2）通过上述分析小球下落的时间与小球下落的高度有关．
（3）对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
20．(1) 0.3A；(2) 0.4T；(3)不对，没有控制通过电磁铁的电流相等．
【详解】
(1)由图象可知，当R没有磁性时，R=10Ω，根据欧姆定律得，电流表的示数为
I==0.3A；
(2)电源电压为：
U=I（R+R2）=0.3A×（10Ω+10Ω）=6V；
当电流表示数为0.2A时，此时电路的总电阻为：
R'==30Ω；
则R的阻值为：
R=R'-R2=30Ω-10Ω=20Ω，
对照图象可知，此时的磁感应强度为0.4T；
(3)保持R1的滑片位置不变，换线圈匝数更多的电磁铁，由于电磁铁的阻值发生了变化，导致电流变化，没有控制电流相同，故无法完成实验．
答：(1)此时电流表的示数是0.3A；
(2)此时的磁感应强度为0.4T；
(3)不对，没有控制通过电磁铁的电流相等．

展开更多......

收起↑