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题型四　实验探究题
光学实验
考向一　光的反射实验
典例(2023扬州)探究“光的反射规律”的装置如图所示,白纸板放在水平桌面上,再将一块平面镜竖直放在纸板上,在纸板上安装一支可自由移动的激光笔,使其发出的光紧贴纸板入射。
(1)图中的入射角是　 　°。
(2)当　 　时,反射光线与入射光线重合,此时入射光线向右偏转一定角度,反射光线向　 　偏转。
50
入射角为0°
左
(3)多次实验在纸板上画出入射光线和对应的反射光线后,发现没有量角器,为了得出反射角等于入射角这一结论,你的操作是　 .
.
　。
用剪刀沿入射光线和反射光线剪开,之后沿法线对折,看每次反射光线与入射光线是否能重合,若能重合,则可证明反射角等于入射角
(2023济南莱芜区模拟)在“探究光的反射规律”实验中。
(1)(甲)图中使用纸板的作用是　 　,而且一般采用粗糙的纸板是为了　 。
(2)(甲)图中小刚用激光笔沿着纸板由E点射向O点,无论怎样改变入射方向,始终在纸板上观察不到反射光线,原因是　 　。
显示光路
发生漫反射
纸板与平面镜不垂直
(3)改正错误后,在纸板上用笔描出入射光线EO及反射光线OF的径迹,接下来取下纸板,用量角器量出入射角和反射角的度数。要测量反射角,在图(甲)中应测量∠　 　,小刚记录的数据如表所示,便立即得出实验结论:反射角等于入射角。同组的小宇认为这样得出的结论不合理,原因是　 　。
入射角α 反射角β
50° 50°
(4)实验过程中用不同颜色的笔记录每次实验中的光的径迹,这样做的目的是　 　。
NOF
实验次数太少,结论不具有普遍性
区分不同组的入射光线和反射光线
(5)小刚对实验进行了改进,如图(乙)所示,将纸板B沿QP剪开,把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上下两部分会观察到的现象是　 　。
A.都能看到反射光线
B.都不能看到反射光线
C.上半部分能看到反射光线,下半部分不能看到反射光线
D.上半部分不能看到反射光线,下半部分能看到反射光线
(6)在上述步骤中,想验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,最简单的操作是　 　。
D
将纸板B向后偏折
考向二　平面镜成像实验
典例(2023济南槐荫区三模)小天用如图(甲)所示的实验器材,做“探究平面镜成像的特点”实验。
(1)小天选用透明的玻璃板代替平面镜,目的是　 　。
便于确定像的位置
(2)若把玻璃板沿MN截成两部分[如图(乙)所示],并分别向两侧平移一小段距离,则蜡烛通过左右两部分玻璃板成像的情况是　 　(选填“A”或“B”)。
A.都成完整的像,且两个像在同一位置
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
(3)小明和小华同学也在做这个实验,如图(丙)所示为他们完成的实验记录单。从记录单上的信息可知,OO′记录的均是　 　的位置,两位同学中实验过程合理完整的是　 　同学。
A
玻璃板
小华
在探究“平面镜成像特点”的活动过程中:
(1)为了便于观察实验现象,应选在　 　(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行。
(2)该实验用玻璃板代替平面镜,是为了方便确定　 　,此时成像的清晰度比日常使用平面镜　 　(选填“好一些”或“差 一些”)。
较暗
像的位置
差一些
(3)实验时,将点燃的蜡烛A放在玻璃板前,把另一支相同的蜡烛B放到玻璃板的另一侧,如图(甲)所示,边移动、边观察,使它与A的像重合,观察时,眼睛应该在图(乙)中　 　(选填“a”“b”“c”或“d”)处观察。为确定像的虚实,需在　 　(选填“蜡烛A”或“蜡烛B”)位置放一个光屏,并在图中的　 　(选填“a”“b”“c”或“d”)处观察光屏上是否有像。
a
蜡烛B
b
考向三　探究凸透镜成像的规律
典例(2023济南莱芜区三模)某实验小组在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)实验前先让一束平行光正对凸透镜,来回移动凸透镜,在与透镜表面平行的纸面上找到最小、最亮的光斑,用刻度尺测量出光斑到凸透镜中心的距离,如图(甲)所示,则该透镜的焦距是　 　cm。
10.0
(2)小燕组装实验器材,将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上,如图(乙)所示,要进行下一步的实验,小明认为她的调节欠妥当,只需适当将
　即可(只调节一件器材)。
(3)小燕将蜡烛放在光具座的20 cm刻度处时,要使在光屏上得到清晰的像,应将图(乙)中的光屏位置向　 　移动。
(4)小燕在光屏上得到了清晰的烛焰像后,又将自己的眼镜片放在凸透镜前,光屏上的像变模糊了,适当向左移动光屏,屏上的像就又清晰了,可判定小燕是　 　(选填“近视”或“远视”)眼。
将凸透镜向下调
左
远视
(2023安徽)某小组探究平面镜和凸透镜成像的特点,将光源和光屏分别竖直放置在水平光具座上的A、C位置,B是AC的中点,如图1所示。在AB之间朝向A观察,看到的光源形状如图2(甲)所示。
(1)在B处竖直放置一块平面镜,镜面朝向光源,小丽在AB之间观察平面镜中的像,小明在BC之间观察光屏。此后,小亮将平面镜更换为一个凸透镜,恰能在光屏上成等大的像,他在BC之间观察光屏上的像。上述实验过程中,小丽、小明和小亮观察到的分别是图2中的　 　(选填“①”“②”“③”或“④”)。
①(甲)、(丙)、(戊) ②(乙)、(丙)、(丁)
③(乙)、(乙)、(丁) ④(乙)、(乙)、(戊)
(2)小亮继续实验,要在光屏上得到一个缩小的像,可保持光源位置不 变,将凸透镜向　 　(选填“A”或“C”)移动,并调节光屏的位置直到呈现清晰的像。
②
C
力学实验
考向一　测量物体的质量和密度
典例(2022菏泽)甲、乙两位同学现要测定一小块不规则矿石的密度。实验室提供的器材有:托盘天平(带砝码)、量筒、弹簧测力计、细线和足量的水。
(1)甲同学的实验过程如下:
①把天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,发现指针指向如图(甲)所示,他应该向　 　调节平衡螺母使横梁平衡。
右
②测量矿石质量时,右盘中的砝码质量和游码的位置如图(乙)所示,矿石的质量为　 　g。
③用细线系住矿石放入盛水的量筒中,如图(丙)所示,则矿石的密度为　
　kg/m3。
(2)乙同学认为水的密度ρ水通常可作为已知量,他设计了以下实验方案:
①用弹簧测力计测出矿石的重力为G;
②把用弹簧测力计挂着的矿石浸没水中且不触底,静止后读出弹簧测力计的示数为F,矿石在水中受到的浮力F浮=　 　;
③矿石的密度ρ=　 　(用ρ水、G和F 表示)。
84
4.2×103
G-F
(2022沈阳)同学们发现:李子会沉在水底,而丑橘可以漂浮在水面上。于是他们利用实验室的器材测量了两种水果的密度。
(1)测量李子的密度
①将天平放在水平台上,如图(甲)所示,将游码放到标尺左端的零刻度线处,向　 　调节平衡螺母,直至指针指在分度盘的中线处,使天平横梁平衡;
右
②接着配制浓度合适的盐水,使李子恰好　 　在盐水中,测出盐水的密度即为李子的密度,测量步骤如下:
步骤一:在小烧杯中加入适量配置好的盐水,用天平测量其质量,当天平平衡后,砝码质量和游码在标尺上的位置如图(乙)所示,小烧杯和盐水的总质量为　 　g;
步骤二:把小烧杯中的一部分盐水倒入量筒中,测量其体积如图(丙) 所示;
步骤三:测出小烧杯和剩余盐水的总质量为39.8 g;
则李子的密度ρ李子=　 　kg/m3。
悬浮
81.4
1.04×103
(2)测量丑橘的密度
步骤一:如图(丁)A所示,用台秤测量容器和水的总质量为m1;
步骤二:如图(丁)B所示,丑橘漂浮在水面上,台秤的示数为m2;
步骤三:如图(丁)C所示,按压丑橘使其刚好　 　在水中,台秤的示数为m3;
则丑橘的密度ρ丑橘=　 　(用字母表示,已知水的密度为ρ水)。
浸没
考向二　探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
典例(2023自贡)某兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时,用同一木块分别做了如图(甲)、(乙)、(丙)所示的三次实验。
(1)(甲)、(乙)、(丙)三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木 块,根据二力平衡知识,弹簧测力计对木块的拉力大小　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)滑动摩擦力的大小。
等于
(2)通过对比(甲)、(乙)两次实验可知:在接触面的粗糙程度相同时,　
　越大,滑动摩擦力越大。
(3)通过对比　 　两次实验可知:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)兴趣小组的同学利用(甲)图实验装置继续探究滑动摩擦力与速度的关系,改变拉动木块的速度,进行实验,记录的实验数据如下表:
压力
(甲)、(丙)
无关
实验次数 1 2 3 4
运动速度/(m·s-1) 0.3 0.4 0.5 0.6
弹簧测力计的示数/N 1.2 1.2 1.2 1.2
分析实验数据可知:滑动摩擦力的大小与物体运动的速度　 　(选填“有关”或“无关”)。
(5)小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动,于是小伟设计了如图(丁)所示的实验装置,该装置的优点是　 　(选填“需要”或“不需要”)长木板B做匀速直线运动。
不需要
考向三　探究液体压强与哪些因素有关
典例(2023潍坊昌邑市三模)在研究液体压强规律时。
(1)老师在空心玻璃管一端套上橡皮膜,并向管内注入适量的水[如图 (甲)],你观察到的现象是　 　,这说明　 .
　。
橡皮膜向下凸出
液体对容器底部
有压强
(2)如图(乙)所示是压强计,将压强计的橡皮膜放入液体中时,我们是通过　 　现象来判断液体压强大小的。假如为了使这一现象更明显,你认为U形管应　 　。
A.注入酒精 B.注入水银
C.用内径更细的U形管
(3)小明认为,用图(甲)装置同样可以探究液体内部压强。具体操作是将玻璃管中的水倒出,将有橡皮膜的一端向下竖直放入液体中,随着橡皮膜所在深度的改变,橡皮膜的凹陷程度也随之发生变化[如图(丙)]。对比压强计,上述探究装置存在的两大缺陷主要表现在:
①　 　;
②　 　。
U形管两侧液面出现高度差
A
不能探究液体内部向各个方向的压强
凹陷程度的差异变化不明显
(2023济南天桥区三模)小明利用液体压强计,大烧杯和不同液体来探究液体内部压强的特点。
(1)实验前,发现压强计U形管两边红墨水的高度不相等,如图A所示,接下来的操作应该是　 　。
(2)如图B、C、D所示,是他使用调节好的压强计,探究水内部压强特点的情景,观察和分析实验现象,可以得到的结论是　 .
　。
取下软管重新安装
在同一液体的同一深
度处,液体向各个方向的压强相等
(3)小明在实验中是通过　 　来比较液体压强的大小,这是初中物理经常利用的一种研究方法,以下也是运用此类方法的有　 　。
A.平面镜成像实验中,用两支完全相同的蜡烛比较像和物的大小关系
B.探究动能影响因素时,用木块移动距离反映动能的大小
C.学习磁场知识时,利用磁感线描述磁场的性质和特征
(4)如图E、F所示,小明把压强计的金属盒分别浸入酒精和水中,发现图F中U形管两侧液面的高度差较大,根据实验现象,小明得出的结论是液体压强与液体密度有关,液体密度越大,液体压强越大。你认为小明通过实验得出的结论是否正确 　 　,请写出理由。　 .
　。
U形管两侧液面的高度差
B
不正确
没有控制金属
盒浸入液体中的深度相同
考向四　探究浮力大小与哪些因素有关
典例(2023济南历城区三模)在探究影响浮力大小的因素实验中,小明根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:①与物体浸入液体中的深度有关;②与物体排开液体的体积有关;③与液体的密度有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活实例:　 .
　。
鸡蛋在盐水中漂浮(悬
浮),在清水中沉底
(2)实验过程及采集的数据如图1所示。分析　 　三次实验,可知浮力大小与物体浸没的深度无关;再结合分析前面相关实验,可得浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可得实验结论:　 　。
(3)小明接着又探究了“浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”,过程如图2所示,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
①探究操作的最合理顺序是　 　(只填字母),若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式　 　成立,就可得出结论 F浮=G排。
②图2中会影响该探究结论能否正确得出的是　 　(只填字母)。
A.c中水面未到达溢水杯的溢水口
B.c中物体没有全部浸入水中
a、c、d
浮力的大小与液体的密度有关
bacd
F1-F3=F4-F2
A
(2023贵州模拟)在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学做了如下猜想:
A.浮力大小与物体浸入液体中的体积有关;
B.浮力大小与液体的密度有关。
(1)为了探究猜想A,同学们进行了如下实验:
①使用弹簧测力计测重力前,应对弹簧测力计在　 　方向上进行校零;
②校零后,将物体挂在弹簧测力计挂钩上,示数稳定时如图A所示,则物体的重力为　 　N;
竖直
2.7
③如图B,使物体的一部分浸入水中,示数稳定后,读出弹簧测力计此时的示数为2.2 N,则此时物体受到的浮力为　 　N;
④继续增大物体浸入水中的体积,直至刚好浸没在水中,观察到弹簧测力计的示数逐渐减小;
⑤根据以上实验数据可得出结论:液体密度相同时,物体浸入液体的体积越大,受到的浮力　 　。
(2)在探究猜想B时,同学们在图C中加入浓盐水,发现弹簧测力计示数减小,同学们因此得出结论:浮力的大小与液体的密度有关,浸入液体中的体积相同时,液体密度越大,浮力就越大,从实验的过程分析,这个结论可靠吗 　 　,理由是　 　。
0.5
越大
不可靠
没有控制物体在液体中的深度相同
考向五　探究杠杆的平衡条件
典例(2023潍坊高密市三模)课外小组的同学们做“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)如图(甲)所示,小明在调节杠杆平衡时,看到杠杆右端下沉。为了使杠杆在水平位置平衡,他应将其右端的螺母向　 　(选填“左”或“右”)端移动;使杠杆在水平位置平衡主要是为了方便　 　。
左
测量力臂
(2)如图(乙)所示,小红在A处用弹簧测力计竖直向上拉,在B处挂钩码,杠杆保持平衡。在始终保持杠杆平衡的情况下,若将弹簧测力计逐渐向右倾斜,则弹簧测力计的示数将　 　(选填“变大”“不变”或“变小”)。
[拓展] 如图(丙)所示,小亮利用一根粗细均匀重5 N的硬棒做如下实 验:杠杆可绕O点在竖直面内转动,在其中点处挂有一个重为20 N的重 物,现用一竖直向上的拉力F提起杠杆的右端,使重物缓慢上升0.10 m。弹簧测力计的示数将　 　,所做的有用功为 　J,杠杆的机械效率为　 　。(忽略绳重和各处的摩擦)
变大
保持不变
2
80%
(2023泸州)小明有一件重约15 N的工艺品,用细线悬挂两端点A、B处于静止状态,如图(甲)所示。他想用平衡的知识,通过计算在A、B连线上找出O点的位置,以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来,静止时如图(乙)所示,并计算出工艺品的重力。小明身边只有一个弹簧测力计(0～10 N)、一把刻度尺和若干细线,他设计了如下实验,请完成以下实验步骤:
(1)取下工艺品,用刻度尺测出工艺品长度lAB=　 　cm,如图(丙)所示。
(2)用弹簧测力计拉住A端,B端用细线悬挂,平衡时如图(丁)所示,此时弹簧测力计读数F1=8.0 N。
(3)交换弹簧测力计和细线的位置,平衡时工艺品的位置也如图(丁)所 示,弹簧测力计读数 F2=6.0 N。
(4)由此可以计算出该工艺品的重力G=　 　N。
(5)计算出O点到端点A间的距离lOA=　 　cm。
(6)反思:要准确找出O点的具体位置,除准确测量外,关键实验条件是　
　(只需写出一个条件即可)。
35.0
14
15
杠杆平衡
典例(2023山东潍坊昌邑实验中学二模)如图(甲)所示是“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置。
热学实验
(1)除了图(甲)所示的器材外,实验需要的另一个测量仪器是　 　。
(2)实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,这样做的目的是　 .
　。
秒表
缩短水加
热至沸腾所用的时间
(3)图(乙)是实验时水中气泡的情况,其中　 　(选填“A”或“B”)是沸腾前的情形。
(4)实验小组根据记录绘制的水温随加热时间变化关系的图象如图 (丙)a中所示,如果仅增加烧杯中水的质量,重新进行实验,则新绘制的图象可能是图(丙)中的　 　(选填“a”“b”“c”或“d”)。
(5)若已知高温物体与环境温度的温差越大,降温越快;温差越小,降温越慢。则停止加热后,水的温度T随时间t变化的关系图象应为下列选项中的　 (填序号)。
B
c
D
1.(2023连云港)用如图所示的装置“探究水沸腾时温度变化的特点”。
(1)实验装置的安装顺序是　 　(选填“自上而下”或“自下而上”)。
(2)如图所示,烧杯中水的温度为　 　℃。烧杯口出现的“白气”是　
　现象,此过程需要　 　。
(3)沸腾过程中撤去酒精灯,你观察到烧杯中水的现象是　 .
　。
自下而上
97
液化
放热
水没有立即
停止沸腾,过了一会儿水停止沸腾
2.(2023聊城二模)为了比较A、B两种液体比热容大小,实验小组做了如图所示的实验,在两个相同的试管中,分别装入A、B两种液体,将试管放入完全相同的盛水烧杯中,用相同的酒精灯加热。
(1)实验采用水浴加热,目的是　 　。
(2)在试管中装入液体A、B时,要控制他们的初温和　 　相同。
(3)加热相同的时间,是为了液体A、B　 　相同。
(4)加热相同时间后,液体A、B的温度如图所示,这表明液体　 　(选填“A”或“B”)的比热容较大。
使液体受热均匀
质量
吸热
B
考向一　探究串、并联电路中电流、电压的特点
典例(2023济南莱芜区三模)在“探究并联电路中电流的关系”实验中:
电磁学实验
实验次数 1 2 3
电流IA/A 0.1 0.2 0.3
电流IB/A 0.15 0.3 0.45
电流IC/A 0.25 0.5 0.75
(1)图(乙)为小明已经连接的部分实验电路,在连接电路时操作上出现的错误是　 　。
开关没有断开
(2)小明要测量A点的电流,请你用笔画线代替导线将图(乙)所示的实物电路连接完整。
答案:(2)如图所示
(3)闭合开关后,观察到两个小灯泡,一个很亮,一个发光微弱,造成这种现象的原因可能是　 　。
A.两个小灯泡的规格不同
B.发光微弱的灯泡被短路
C.发光微弱的小灯泡的灯丝断了
D.两个灯泡两端的电压大小不同
A
(4)为寻找普遍规律,小明进行了多次实验,并把实验数据记录在表格中。分析数据可知小明是通过　 　(选填“换不同规格的灯泡”或“改变电源电压”)进行了多次实验,若两灯泡灯丝材料、长度都相同,则　 　(选填“L1”或“L2”)的灯丝更细些。
改变电源电压
L1
小刚用电压为8 V的电源、一个开关、一个滑动变阻器、一个电流表、两个电压表和两只分别标有“2.5 V　0.3 A”和“3.8 V　0.3 A”字样的小灯泡来复习“串联电路电压特点”的实验。他连接的部分实验电路如图所示,他希望电路连接完成后,滑动变阻器的滑片P向右滑动时能使小灯泡更亮。
(1)请你用笔画线代替导线帮小刚完成实物电路的连接。
答案:(1)如图所示
(2)电路连接完成,检查无误后闭合开关,电路一切正常。他在操作中不慎把其中一个小灯泡的玻璃外壳打碎了(但灯丝并没断),此时他观察到一个奇怪的现象:被打碎玻璃外壳的小灯泡不再发光,另一个小灯泡非但没有熄灭,反而更亮了。为了解除疑惑,他记录下此时电流表、电压表的示数,填入表1。
表1
电流表示数/A 电压表V1示数/V 电压表V2示数/V
0.32 0.2 4.2
然后,把打碎玻璃外壳的那个小灯泡换成同规格的灯泡,闭合开关后两灯均发光。重新记录下电流表、电压表的示数,填入表2。
表2
电流表示数/A 电压表V1示数/V 电压表V2示数/V
0.22 1.6 2.6
分析表1和表2的实验数据可以知道,小刚打碎玻璃外壳的那个小灯泡是一个标有“　 　0.3 A”的小灯泡。
2.5 V
(3)至于另一个灯泡反而会更亮,小刚认为:打碎玻璃外壳的小灯泡灯丝温度无法大幅度升高,因而这个小灯泡的灯丝电阻会比它发光时要　 . (选填“大”或“小”)得多,在电源电压不变的情况下,电路的电流会　
　;从而导致另一个小灯泡的电功率　 　,因此它就会变得更亮了。
(4)由此看来,小灯泡玻璃外壳除了保护灯丝、阻碍灯丝氧化、升华外,还有很重要的作用就是　 　。
小
增大
增大
减小热量散失,提高灯丝温度
考向二　探究电流与电压、电阻的关系
典例(2022菏泽)在物理实验课上,同学们要探究“电流与电压的关系”。实验室提供的器材有:
A.两节干电池,
B.电压表(0～3 V,0～15 V),
C.电流表,
D.定值电阻,
E.滑动变阻器,
F.开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图(甲)中的电路连接完整。
答案:(1)如图所示
(2)连接好电路后,闭合开关,发现电压表有示数,电流表示数为零,经检查两电表均完好,则电路中出现的故障是　 　。
定值电阻断路
当电压表示数为1.8 V时,电流表示数[如图(乙)所示]为　 　A,电路中定值电阻的阻值为　 　Ω。
(4)实验中获得了多组实验数据,这是通过　 .
实现的。
(5)根据实验数据分析可得:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成　 　。
(3)正确进行实验,得到实验数据如下表:
0.36
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 1.5 1.8 2.0 2.4
电流I/A 0.24 0.30 0.40 0.48
5
调节滑动变阻器接入电路中
的阻值
正比
(2022滨州)如图(甲)所示,是某实验小组“探究电流与电阻的关系”的实物图。选用的实验器材是电源(电压恒为3 V)、电流表、电压表、电阻R有4个阻值(5 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω)供选用、滑动变阻器 (20 Ω　1 A)、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图(甲)中的实物图连接完整。
答案:(1)如图所示
(2)连接电路时,开关应保持　 　;开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑到　 　(选填“A”或“B”)端。
(3)检查电路连接无误后闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表几乎无示数,电压表有示数且不变,原因可能是　 　。
A.R短路 B.R断路
C.滑动变阻器断路
断开
A
B
(4)排除故障后继续实验,实验过程中,当把10 Ω电阻换成20 Ω电阻 后,为保持　 　(选填“电流表”或“电压表”)示数不变,滑片P应向　 　(选填“A”或“B”)端移动。
(5)根据实验数据绘制了如图(乙)所示的图象,得出电流与电阻的关系:　
　。
(6)该小组用电流表和一个定值电阻R0,测量未知电阻Rx的阻值。他们设计了如图(丙)所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、断开S1,此时电流表的示数为I1;
②闭合S和S1,此时电流表的示数为I2;
③则Rx=　　 (用R0、I1、I2表示)。
电压表
A
当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
考向三　测量电阻的阻值
典例(2023潍坊高密市一模)小明通过实验测量小灯泡的电阻。可供选择的器材如下:两节电池、标有“2.5 V”字样的小灯泡一个、开关一个、三个滑动变阻器(R1“20 Ω　1 A”、R2“30 Ω　0.5 A”和R3 “40 Ω　0.2 A”)和导线若干。
(1)请根据图(甲)电路图,用笔画线代替导线,将图(乙)中的实物图连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮)。
答案:(1)如图所示
(2)正确连接电路,闭合开关后发现电压表有示数,电流表无示数,则电路的故障可能是　 。
小灯泡断路
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得7组数据,如下表所示。第3次实验时电流表表盘如图(丙)所示,该次实验时灯泡的电阻为　 　Ω;经分析可知,该实验中选用的滑动变阻器应是　 　(选填“R1”“R2”或“R3”)。
5
R2
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
电压U/V 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.1 0.16 0.23 0.26 0.28 0.29
电阻R/Ω 3.1
(4)请根据表中数据在图(丁)中做出灯泡电流与电压变化关系的图象。
答案:(4)如图所示
1.(2023潍坊奎文区一模)在“用伏安法测电阻”的实验中。
(1)连接实物电路如图(甲)所示,其中有两根导线未连接,请补画正确 连线。
答案:(1)如图所示
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最　 　(选填“左”或“右”)端。
(3)电路按实验要求正确连接后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表示数有变化,电压表示数始终为零。出现这种情况的原因可能是　
　(填序号)。
A.电阻断路　　　B.滑动变阻器短路
C.电阻短路
(4)故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片到某一点,电流表的示数是0.44 A,电压表的示数如图(乙)所示,则该电阻的阻值是 Ω。
左
C
5.0
(5)小明想利用电压表和一个阻值为R0的定值电阻,测量额定电压为 2.5 V的小灯泡L正常发光时功率P额,他选择了满足实验要求的实验器 材,并连接了部分实验电路,如图(丙)所示。请你把小明下面的实验步骤补充完整:
①断开开关S2,闭合开关S、S1,移动滑动变阻器的滑片P,使　 .
　 ;
②保持　 　不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,记录电压表的示数为U。
③小灯泡额定功率表示式P额=　 　(用已知量和测量数据表示)。
电压表示数
为2.5 V
滑动变阻器滑片位置
(丙)
2.(2022泰安)物理创新实验小组连接了如图(甲)所示的电路,测量定值电阻Rx的阻值。电源电压有4 V和6 V两挡可选,Rx的阻值约为10 Ω,滑动变阻器(有a“15 Ω　3 A”和b“50 Ω　2 A”)两种规格。
(1)李华同学发现(甲)图连接的电路有一处错误,请把接错的那一根导线找出来打“×”,用笔画线代替导线画出正确的连接(只改接一根 导线)。
答案:(1)如图所示
(2)李华正确连接导线后,将滑动变阻器的滑片P移至最右端,闭合开关后,电压表示数为1 V,电流表示数为0.1 A。由此判断电源电压选择的是　 (选填“4 V”或“6 V”)挡,滑动变阻器选择的是　 　(选填“a”或“b”)规格。
6 V　
b
实验次数 电压Ux/V 电流Ix/A 电阻R/Ω Rx平均值
1 1 0.1 10 　 　
2 2.5 0.24 10.4
3 2.8 　 　 　 　
(3)继续移动滑动变阻器的滑片P完成后续测量,第3次测量时,电流表的示数如图(乙)所示,请根据实验过程将表格填写完整(Rx的平均阻值精确到0.1 Ω)。
0.28
10
10.1
(4)该实验小组进行了实验创新,利用阻值为R0的定值电阻和电流表A1、A2等器材,测量出了额定电压为U额的小灯泡L正常发光时的电阻,小组成员共同设计了如图(丙)所示的电路,经检查无误后进行实验。请你帮助他们将实验过程补充完整。
A2
考向四　测量小灯泡的电功率
典例(2023自贡)小周利用如图(甲)所示电路,测量标有“2.5 V”字样的灯泡L正常发光时的电阻和电功率。请按要求完成下列问题:
(1)请用笔画线代替导线,将图(甲)所示的实物图连接完整。
答案:(1)如图所示
(2)连接电路后,闭合开关S,发现灯泡不亮,电压表有示数且接近电源电压,电流表示数为零,产生这种现象的原因可能是　 　。
(3)排除故障后进行实验,闭合开关S,发现电压表的示数为0.5 V,为使灯泡L两端电压达到额定电压,应向　 　(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片P,直到观察到电压表示数为 2.5 V。此时,电流表示数如图(乙)所示,电流表示数为　 　A,则灯泡L正常发光时的电阻为　 　Ω,电功率为　 　W。
小灯泡断路
A
0.5
5
1.25
(1)将螺线管安装在一块有机玻璃板上,连入电路中。在板面上均匀地撒满铁屑,闭合开关并轻敲玻璃板面,观察到铁屑分布情况如图(甲)所示。铁屑的分布情况与　 　磁体周围铁屑的分布情况相似,铁屑的作用是显示　 　。
考向五　探究通电螺线管外部磁场的方向
典例(2023云南)某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。
条形
通电螺线管周围的磁场分布
(2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置,小磁针静止时N极所指方向如图(乙)所示,则通电螺线管的右端为　 　极。对调电源正负极,闭合开关,小磁针静止时N极所指方向如图(丙)所示,说明通电螺线管的极性与　 　的方向有关。
N
电流
(1)实验中通过观察　 　来判断电路中是否有感应电流。
(2)使导体AB在蹄形磁体中上下竖直运动,灵敏电流计指针　 　偏转;使导体AB斜向上或斜向下运动,灵敏电流计指针　 　偏转。
考向六　探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
典例(2023青岛西海岸新区二模)“研究电磁感应现象”的实验装置如图所示。
灵敏电流计的指针是否偏转
不会
会
(3)分析可得电路中产生感应电流的条件:闭合电路中,导体AB在磁场中做　 　运动。
(4)实验中　 　能转化为了电能。
(5)若将此装置中灵敏电流计换成　 　,可进一步探究电动机的工作原理。
切割磁感线
机械
电源
典例1(2023济南)如图所示,半圆形滑轨垂直固定在水平底座上,红色激光笔可以保持半径方向沿半圆形滑轨自由滑动:水平底座上装有一可在水平面内自由转动的L形支架,绿色激光笔B安装在支架的水平横梁上并可以沿横梁移动,在半圆形滑轨的圆心处放置一块小平面镜。小梅和小丽在用该装置探究光的反射规律的实验中:
创新实验
(1)打开红色激光笔A的开关,让其发出的红色激光入射到小平面镜上的O点,小梅观察发现此时这条红色入射光经平面镜反射后有　 　条反射光。
(2)小梅沿半圆形滑轨移动红色激光笔A,发现红色入射光向中间位置靠近时红色反射光也向中间位置靠近,反之亦然。她猜想:红色反射光与红色入射光之间是不是有一条对称轴呢
为了验证她的猜想,她打开绿色激光笔B并调节其位置,让其发出的绿色激光从O点正上方入射到O点,此时没有观察到绿色反射光。重新打开红色激光笔A并不断改变红色入射光的方向,发现这条绿色激光真的好像是红色反射光与红色入射光之间的对称轴!
同组的小丽从周围不同方向观察红色入射光、红色反射光和绿色激光,竟然发现从某个方向看去它们是重合的。这说明红色反射光、红色入射光和绿色激光　 　。
1
在同一平面内
(3)这条绿色激光的位置是否真的是红色反射光与红色入射光之间的对称轴呢 在没有量角器的情况下,小丽又打开一支蓝色激光笔,让蓝色激光逆着红色反射光的方向入射到O点,如果　 .
　就说明这条绿色激光的位置的确是红色反射光与红色入射光之间的对称轴。
(4)尽管激光笔发出的激光很亮,但观察效果还是不理想。请写出能够更清楚地看到本实验中入射光和反射光的一种做法:　 .
　。
蓝色反射光与红色入射光
重合
用喷雾器在实验
装置附近形成雾气(或在较暗的环境中进行实验)
典例2水上乐园一直深受人们的喜爱,特别是“极速坠水”项目更是让人深感刺激。小亮从滑梯上滑下,经水平轨道落入水中,发现滑出水平轨道时的速度越大,落入水中的水平距离越远。于是他提出:在空中水平抛出的物体,落地的水平距离大小与哪些因素有关
据此现象他做了如下猜想:
①与抛出点的高度h有关;
②与抛出时的速度v有关;
为验证猜想,小亮找来了如图所示的装置进行实验(斜槽和水平槽均 光滑)。
(1)水平槽上有一气泡水平仪,当液体中空气泡居中时,表示实验装置水平,若空气泡在左端,为保证实验装置水平,应调节升降旋钮使左边的桌面　 　(选填“升高”或“降低”)。
(2)为探究猜想①,逐步降低高度h,每次都让同一小球从斜槽上A处自由滚下,目的是保持小球运动到水平槽时的　 　相同,分别测出不同高度对应的　 　进行对比,发现在空中水平抛出的物体,抛出点越高,落地的水平距离越远。
降低
速度
小球落地的水平距离
(3)为探究猜想②,保持水平槽的高度不变,分别让同一小球从斜槽上的A、B、C位置由静止滚下,分别测出小球落地的水平距离sA、sB、sC,发现sA>sB>sC,可得出结论:在空中水平抛出的物体,　 .
　。
(4)探究完上述两个猜想后,小亮想继续探究抛出的水平距离与物体的质量是否有关,于是他保持水平槽的高度不变,用两个体积相同、质量不同的小球从A点自由释放,发现质量较小的球抛出的水平距离较小,请分析质量小的球抛出的水平距离较小的原因是　 .
.
　。
抛出的高度不变时,
抛出时的速度越大,落地的水平距离就越大
体积相同的小球所受空气阻力一样,但质量小的小球,更容易改变运动状态,所受影响更大,从而使得其抛出的水平距离更小

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