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专题五 实验探究题
解题技巧：该题型从能力要求上看，分基础性实验、拓展性实验和设计性实验三类
（1）基础性实验一般是教材中力学和电学中包含的重点实验，一般以考查基本仪器的使用及读数、实验步骤、实验操作细节、相关公式的运用和实验中问题的处理为主。
（2）拓展性实验一般取材于课外题材或教材中实验的提升，主要考查学生的实验探究能力，一般会考查到提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证、评估与交流中的某一要素或若干要素。
（3）设计性实验需要熟练掌握相对常规的“特殊方法测密度”“单表测电阻”；能利用题中提供的数据，估算测量值是否会超出测量工具的量程，或者是否小于测量工具的分度值，并据此选择合适的测量工具。
天津中考对探究实验的考查包括以下内容：
（1）基本测量仪器的使用（6个实验项目、7种基本测量仪器）：①用刻度尺测量长度、用表测量时间；②用弹簧测力计测量力；③用天平测量物体的质量；④用常见温度计测量温度；⑤用电流表测量电流；⑥用电压表测量电压。
（2）测量型实验（6个实验项目）：①测量固体的密度；②测量液体的密度；③测量滑轮组的机械效率；④测量定值电阻的阻值；⑤测量小灯泡的电阻；⑥测量小灯泡的电功率。
（3）探究实验（14个实验项目）：
力学8个：①探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关；②探究压力的作用效果与哪些因素有关；③探究液体压强与哪些因素有关；④探究浮力大小与哪些因素有关；⑤探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系；⑥探究物体的动能与哪些因素有关；⑦探究物体的重力势能大小跟哪些因素有关；⑧探究杠杆的平衡条件。
电学6个：①探究并联电路中电流的规律；②探究串联电路中电压的规律；③探究影响导体电阻大小的因素；④探究电流与电压、电阻的关系；⑤探究电流产生的热量与哪些因素有关；⑥探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
（4）除此之外，考查范围还包括教材范围内的实验。
类型一 测量类实验
实验1 测量固体的密度
1.（2023和平区三模）小明同学在海边捡到了一块漂亮的鹅卵石，他用天平和量筒测量鹅卵石的密度。请你帮他完成下列内容。
(1)他设计了下列实验步骤:
①将天平放在水平台上，游码归零，调节平衡螺母使天平平衡;
②用调节好的天平测出鹅卵石的质量m；
③根据密度的公式，算出鹅卵石的密度ρ;；
④向量筒中倒入适量的水，读出水的体积V1；
⑤将鹅卵石浸没在量筒内的水中，读出鹅卵石和水的总体积V2。
下列实验步骤顺序中最佳的是 (选填字母)。
A.①②③④⑤ B.①④②③⑤
C.①④⑤②③ D.①②④⑤③
(2)请你设计一个实验记录用的表格，并将上图的实验数据填入表格中，并计算鹅卵石的密度。
2. （2024齐齐哈尔）小红结合所学的物理知识来测量小石块的密度。
（1）将托盘天平放在水平台面上，将游码移至标尺 处，发现指针静止时的位置如图1所示，则应将平衡螺母向 调节，使托盘天平平衡。
（2）小红调节托盘天平平衡，估计小石块的质量后，把小石块放在左盘，向右盘从大到小加减砝码，当加入最小的砝码（5 g）前，指针偏向分度盘中线左侧。此时，将最小的砝码（5 g）加入右盘，指针偏向分度盘中线右侧，接下来应进行的实验操作是： ，直至托盘天平平衡。托盘天平平衡时砝码的质量和游码在标尺上的位置如图2所示，则小石块的质量为 g。用量筒和适量的水测出小石块的体积为20 mL。
（3）根据所测数据计算出小石块的密度ρ石= g/cm3，合 kg/m3。
（4）若小石块吸水，则测量出的小石块密度值 （选填“偏大”或“偏小”）。
实验2 测量液体的密度
3.（2023西青区二模）如图所示是小明同学测量调和油密度的实验。
（1）按图甲把天平放在 桌面上，调节天平横梁平衡，这一过程中的错误是 。
（2）用正确操作方法将天平调平后，小明先用天平测出空烧杯的质量为14 g,将适量的调和油倒入烧杯中，测量结果如图丙所示，则烧杯和调和油的总质量为 g。
（3）将烧杯中的调和油全部倒入量筒中，如图乙所示，调和油的体积为 mL。
（4）由以上实验数据可计算出调和油的密度为 kg/m3。
（5）若按上述步骤进行实验，调和油密度的测量值与真实值相比会 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
4. （2024宁夏）贺兰山东麓产区位于北纬37°至39°之间，是世界公认的种植酿酒葡萄和生产葡萄酒的黄金地带。某研学小组参观酒庄后，想测红酒的密度，进行了如下实验。
（1）实验过程：
①把天平放在水平台上，将游码移至标尺左端的零刻度线处，指针指在如图甲所示的位置，应将平衡螺母向 调节，使天平平衡。
②用天平测出空烧杯质量为46.4 g。
③向烧杯中倒入适量红酒，放在天平的左盘中，在右盘加减砝码并调节游码，天平平衡时，所用砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示，则质量为 g。
④将红酒全部倒入量筒，如图丙所示。
（2）利用上述方法测出红酒的密度为 g/cm3。（结果保留两位小数）
（3）这种方法测量的红酒密度值比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。只需将②③④的操作顺序稍做调整即可减小这种误差，调整后的顺序是 。
5. （2023河西区期末）小田、小津同学用托盘天平和量筒测定“海河牌”酸奶的密度。请你完成下列内容。
（1）将天平置于 桌面上，把游码放到标尺左端的零刻度线处，观察到指针指在分度盘上的位置如图1所示，此时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使指针指在分度盘的中央。
（2）天平平衡后，小田同学将装有适量酸奶的烧杯放在天平左盘，向右盘加减砝码，当将砝码盒中最小的砝码放入右盘后，指针指在分度盘上的位置仍如图1所示，接下来他应该
。（选填字母）
A.向右移动游码 B.向右调节平衡螺母 C.取下最小的砝码后移动游码
（3）正确操作后天平再次达到平衡，如图2所示，此时酸奶和烧杯的总质量为 g；然后他将烧杯中的部分酸奶倒入量筒中，如图3，则酸奶的体积为 cm3，再用天平测出剩余酸奶和烧杯的总质量，最后计算出酸奶的密度。
（4）小津同学发现由于酸奶比较黏稠，有些会粘在筒壁上，测量误差较大；于是他找来一个注射器，如图4所示，进行了如下操作：
①用天平测出注射器的质量为10 g；
②用注射器吸取部分酸奶，从注射器上读出酸奶的体积为10 cm3；
③用天平测出酸奶和注射器的总质量为22.4 g。
根据以上数据可知，酸奶的密度为 kg/m3。实验后，小津同学发现注射器的尖端还有一点小“空隙”（空隙的体积不计入刻度范围内），“空隙”里也充满了酸奶，这会导致测得的密度比真实值偏 （选填“大”或“小”）。
实验3 测量滑轮组的机械效率
6.（2024红桥区一模改编）小明在测量滑轮组机械效率时，准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
他把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示:
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
3 6.0 0.1 2.5 0.3
请你解答如下问题：
（1）根据表格中的数据，请在图中画出实验时绳子的绕法。
（2）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
（3）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”“越低”或“不变”）。
7.如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
（1）在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （结果保留一位小数）。
（3）由1、2两次实验数据可得出结论： 。
（4）由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
（5）在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 （选填“偏高”“偏低”或“不变”）。
实验4 测量定值电阻的阻值
8.（2024部分区二模）小金同学利用“伏安法”测电阻。
（1）请你根据小金设计的图甲的电路图，用笔画线代替导线将图乙的实物图连接完整。
（2）实验前，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”）端。
（3）实验中测得多组实验数据。其中5组数据对应的点已描在图丙中，请在图丙中画出R的I-U图像。由图可得，R= Ω。
9.（2024滨海新区二模）如图甲，是测量定值电阻R0阻值的电路图。
（1）如图乙，在连接电路时，部分电路没有连接，请你用笔画线代替导线，按照图甲的电路补齐实物连接。
（2）闭合开关前，滑片P应该移动到滑动变阻器的最 （选填“左”或“右”）端。
（3）如图丙，是某次测量时，电压表、电流表的指针位置，电流表读数为 A，电压表读数为 V，根据测量结果可得R0＝ Ω。
（4）移动滑动变阻器滑片P，改变电压表和电流表的示数，可测得多组数据，求出电阻平均值。多次测量求平均值的目的是 。
A．减小实验误差 B．寻找普遍规律
10.（2024西青区二模））现有两节新的干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。在利用“伏安法”测量定值电阻R1阻值的实验中：
（1）请你按图甲所示的电路图，以笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整。
（2）实验前为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于 （选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关，无论怎样移动滑片P，发现电流表始终无示数，电压表有示数，其原因可能是 （填符号）。
A.滑动变阻器断路 B.R1断路 C.R1短路
（4）排除故障后，当电压表示数为2.7 V时，电流表示数如图丙所示，则通过R1的电流大小为 。它的阻值是 Ω。
（5）本实验要多次测量取平均值，是为了 。
实验5 测量小灯泡的电阻
11.（2024南开区三模）在测量额定电压为2.5 V小灯泡的电阻实验中：
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 （选填“A”或“B”）端。
（3）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表几乎没有示数。根据上述现象可判断出电路的故障可能是 。
A.小灯泡断路B.小灯泡短路 C.滑动变阻器短路
（4）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，为 A，则小灯泡正常发光时的电阻约是 Ω。
（5）测量发现，小灯泡两端电压增大，小灯泡的电阻也增大了，其本质原因是： 。
12.（2024和平区三模）同学们在做伏安法测小灯泡电阻的实验中，用的是额定电压为2.5 V的小灯泡。
（1）按照图甲的电路图，连接图乙的实物。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调至阻值最 （选填“大”或“小”）处。
（3）闭合开关后，移动滑片，先后测量几组电压表和电流表示数，如表格所示：
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.25 0.23 0.2 0.15 0.1
请根据表格中的数据，在图丙中做出灯泡的I-U关系图像。
（4）由表格数据及所做图像均可看出，灯丝电阻是变化的，其根本原因是，灯丝电阻随温度升高而 （选填“增大”或“减小”）。
13. （2024临夏州）科技兴趣小组测量额定电压为2.5 V的灯泡L正常发光时的电阻，实验装置如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图连接完整。
（2）正确连接电路后，滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中（实验过程中曾改变电压表的量程），测得了如表所示的实验数据，根据第 次数据可知，电路出现故障，故障原因是 ，由此也可知电源电压是 V。
实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度
1 1 0.2 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.8 0.32 强烈发光
4 6 0 不发光
（3）实验中滑动变阻器的作用： 、 。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡L正常发光时的电阻约为 Ω（结果保留一位小数）。
（4）兴趣小组的其中一位同学对灯泡的电阻提出了不同看法，他认为应将所测电阻取平均值以减小实验误差，你同意该同学的看法吗？ ；说说自己的理由： 。
（5）实验装置中有“20 Ω 1.5 A”“50 Ω 2.0 A”两种规格的滑动变阻器，此实验中选用的滑动变阻器规格为 。
实验6 测量小灯泡的电功率
14.（2024红桥区三模）为测定“额定电压为2.5 V的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。
（1）如图甲所示，连接电路时开关应处于 状态。实验时，若无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障的原因可能是 （选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良。
（2）故障排除后，闭合开关，滑动变阻器滑片P在某处时，电压表示数为2 V，电流表示数如图乙所示。若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“左”或“右”）端移动。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，其值为 A。
（4）把这样的两个灯泡串联在电压为4 V的电路中，电路的总功率为 W。
15. （2024自贡）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为4.5 V的电源和额定电压为2.5 V的小灯泡，设计了如图甲所示的电路。
（1）实验中需要依据如图甲所示的电路图，将如图乙所示器材进行连线，请用笔画线代替导线，将如图乙所示电路连接完整。
（2）正确连接好电路后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）。当电压表的示数为 V时小灯泡正常发光，此时电流表指针如图丙所示，其示数为 A，小灯泡的额定功率为 W。若小灯泡两端的实际电压为2.3 V，则小灯泡的实际功率 （选填“大于”“等于”或“小于”）额定功率。
（3）小王同学也按如图甲所示电路图连接电路，当连接最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。请你指出导致此现象可能的原因： 。
类型二 探究类实验
实验1 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1.（2023和平区三模）同学们在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，做出如下猜想。
猜想A:接触面所受的压力影响滑动摩擦力的大小;
猜想B:接触面的粗糙程度影响滑动摩擦力的大小。
为了验证上述两个猜想，同学们在水平台上做了如图所示的实验(其中甲、乙接触面都为相同木板、丙接触面为毛巾)，请你补全下列实验过程:
(1)实验过程中，在水平面上沿水平方向 拉动弹簧测力计。
(2)通过对比甲、乙两次实验，可知猜想 是正确的，其结论是： 。
(3)通过比较甲、丙两次实验得出“接触面越粗糙，滑动摩擦力越大”的结论，这是 (选填“正确”或“错误”)的。
(4)小明在实验中发现要保持木块匀速运动很困难，改用如图丁所示装置，在用力将木板向左拉出的过程中，弹簧测力计 (选填“A”或“B”)的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小;木块所受滑动摩擦力的方向是水平向 (选填“左”或“右”)。
2. （2023河东区二模）同学们在研究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，提出了如下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
为了验证猜想，准备了弹簧测力计、长木板、长方体木块、砝码、棉布和毛巾。
(1)如图所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板匀速运动,读出弹簧测力计示数，即可知滑动摩擦力的大小。请你在图中画出此过程中木块的受力示意图。
(2)通过改变放在木块上的砝码和改变木块与长木板接触面的粗糙程度进行了多次实验，实验记录的数据如下表:
序号 接触面 压力/N 弹簧测力计示数/N
① 木板 4 1.2
② 木板 6 1.8
③ 木板 8 2.4
④ 木板上铺棉布 6 2.6
⑤ 木板上铺毛巾 6 3.2
分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是： 。
为了验证猜想二，需选择表中 (填实验序号)三组数据进行分析。
(3)实验结束后，同学们又猜测滑动摩擦力是否与接触面积的大小有关，请你利用原有的实验器材简述实验方案： 。
实验2 探究压力的作用效果与哪些因素有关 3.勇于探究某同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
（1）实验中他是通过观察 来比较压力作用效果的。
（2）比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是 。下列实例中，直接应用该结论的是 （填序号）。
①交通管理部门规定，货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
②小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
③书包要用宽的背带
（3）若探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应通过比较图 所示实验。
（4）此时实验中要控制： 不变。
（5）该同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
4.（2024滨海新区一模）同学们用完全相同的长方体物块和海绵探究压力的作用效果与哪些因素有关。
（1）首先他们根据生活经验提出了猜想。如图1所示，两个人对雪地的压力是相近的，但一个陷下去了，另一个却没有，由此猜想压力的作用效果可能与 有关。
（2）接着他们设计了如图2所示实验来继续探究：实验中同学们通过观察 来比较压力作用效果的。
（3）①通过比较图甲、乙，所得结论是： ，压力作用效果越明显。
②通过比较图 （填序号“甲”“乙”“丙”“丁”），说明受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
③下列实例中运用到①中结论的是 （填字母）；
A.汽车不能超载 B.菜刀钝了要磨一磨
（4）小组中的一位同学在对比甲、丁两图时，得出了“压力作用的效果与压力大小无关”的结论，请你指出他在分析时的错误： 。
实验3 探究液体压强与哪些因素有关
5.（2024南开区一模）某小组用如图甲所示的U形管压强计探究液体内部压强的特点。
（1）如图乙和丙所示，将探头浸没于水中时，随着探头没入水中的深度增大，可以观察到U形管两边液面的 越大，由此可知液体内部的压强与 有关。
（2）保持如图丙探头的位置不变，将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀，通过观察现象，小组一同学得出了“在同一深度液体的密度越大，其内部的压强越大”的结论。你认为通过他这样的操作得到的结论是 （选填“正确”或“不正确”）的，原因是 。
（3）如图丁所示，容器中间用隔板分成左、右两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，当容器左、右两侧分别加入两种不同的液体A和B，观察到橡皮膜发生了形变，以下判断中正确的是 （填字母）。
A．液体A的密度大于液体B的密度 B．液体A的密度等于液体B的密度
C．液体A的密度小于液体B的密度 D．以上选项均有可能
6.如图所示，是小明在做“探究影响液体内部压强大小的因素”实验：
（1）小明从左管口向图A中的U形管内注入适量的水，当管内的水静止时，U形管左右两侧液面的高度 （选填“相同”或“不同”）。他连接好橡皮管和金属盒，在使用压强计前，发现U形管内左侧水面高、右侧水面低，通过 B （选填序号）方法可以进行调节。
A.向U形管内添加适量水 B.拆掉软管，重新安装
（2）重新调节器材后，小明将金属盒深入水面以下进行了如图C、D所示的实验。由C、D两图可知，在同种液体内部，液体压强随着 的增加而增大。
（3）换用其他液体继续探究液体压强与液体密度的关系，当探头在液体中的深度相同时，U形管左右两侧水面的高度差对比不明显，下列操作不能使两侧液面高度差对比更加明显的是 。
A.烧杯中换密度更大的液体； B.U形管中换用密度更小的酒精；
C.换成更细的U形管
（4）小明想知道浓盐水密度是多少，于是找来刻度尺、水和上端开口下端用橡皮膜密封的玻璃管等器材测浓盐水的密度，操作步骤如下：
①用刻度尺测出玻璃管内水柱的高度为h3（如图甲所示）。
②将玻璃管缓慢插入装有浓盐水的烧杯中，直到橡皮膜的表面相平（如图乙所示），测得此时管底到浓盐水液面的高度为h4，玻璃管内水柱的高度为h5，用小明测得的物理量推导出盐水密度的表达式为
（用上述步骤中所测得的物理量及表示）。
实验4 探究浮力大小与哪些因素有关
7.科学探究如图是某实验小组的同学探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤。
（1）从图中可知物块的重力为 N。
（2）比较D和E，可以得出：浮力大小与 有关。
（3）比较 和 ，可以得出：当物块完全浸没后，浮力大小与所处深度无关。
（4）本实验采用的物理方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）。
（5）该小组的同学根据阿基米德原理计算出上述实验中所用物块的密度：
①物块完全浸没于水中所受浮力为 N。
②物块密度为 kg/m3。（ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
8. 【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关：
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后，还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是，该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。
①如图a所示，用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 N。
②如图b所示，将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
③如图c所示，将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
④如图d所示，将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
【解释】
（1）图b中橡皮泥受到的浮力大小为 N。
（2）由以上实验可知，浮力大小与物体的形状 。
【交流】
（1）本实验在其他因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称为 。
（2）在第④步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大小 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与 无关。
（3）若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，能否完成本实验的探究？ 。
实验5 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
9. 某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
（1）如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤，最科学合理的实验顺序是 。
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为 kg/m3（g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3）。
（3）兴趣小组的同学换用不同的物体（不吸液体）或液体按科学合理的顺序进行了多次实验，由实验数据得出F浮 （选填“＞”“＜”或“=”）G排，从而验证了阿基米德原理的正确性。
（4）图丁步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），液体对杯底的压强 （选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”）。
（5）如果换用密度小于液体密度的物体（不吸液体）来进行该实验，则图 步骤中可不使用弹簧测力计。
（6）其中一个同学每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，其他步骤无误，因而他会得出F浮 （选填“＞”“＜”或“=”）G排（小桶中液体所受重力）的结论。
实验6 探究物体的动能跟哪些因素有关
10.（2024西青区一模）如图所示是某学习小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA=mB，hA>hB。
（1）本实验的研究的是 （选填“小球”或“木块”）的动能。
（2）实验中通过观察 从而判断小球动能的大小。
（3）由甲、乙两图可知，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与 的关系；通过实验现象得出结论： 。
（4）甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、 f2，则f1 f2（选填“>”“=”或“<”），该过程中A、B两球克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 W2 （选填“>”“=”或“<”）。
11.（2024河西区一模）小海和小川同学在探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想：
猜想一：动能的大小可能与物体的运动速度有关；
猜想二：动能的大小可能与物体的质量有关。
为了验证猜想，小海同学将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时，将水平面上静止的木块撞出一段距离s，如图甲所示，部分实验数据和现象记录如表。请你完成下列内容：
实验次数 钢球质量m/g 钢球下落高度h/cm 木块滑行距离s
1 20 20 近
2 40 20 较远
3 60 20 远
（1）实验中探究的动能是指 。（选填字母）
A.钢球撞击木块时的动能 B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）上述3次实验中，第 次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大。
（3）上述实验数据表明： 相同的物体， 越大，动能越 。这个结论可用于解释汽车 （选填“超速”或“超载”）带来的危害。
（4）如图乙所示，为小川同学两次实验的示意图。钢球A、B的质量mA＞mB，下落高度hA＞hB，木块滑行距离sA＞sB。他得出“物体的运动速度越大，动能越大”的结论，小海认为他的实验方法是错误的，理由是：没有控制钢球的 相同。
实验7 探究物体的重力势能跟哪些因素有关
12. 小明同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。
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的下落高度有关；
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验。
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m,B球质量为2m,让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）。实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的。
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中的深度更大，由此可得出的结论是 。
（3）为验证猜想二，应比较 两球，可得出结论，当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（4）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 。
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论，物体的重力势能与物体运动的路径 （选填“有关”或“无关”）。
（6）实际情况下，管道还是粗糙的，摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时，例如某一个力相对非常小，对物体运动状态影响不大时，物理学中经常采用忽略次要因素，建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对小球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更 （选填“大”或“小”）的小球进行实验。
实验8 探究杠杆的平衡条件
13. （2024河西区二模）小海和小川同学用如图甲所示装置做“探究杠杆平衡条件”的实验，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均相等。请你完成下列内容：
（1）他们把杠杆的中点支在支架上，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；杠杆平衡后，在实验过程中 （选填“能”或“不能”）再调节两侧的平衡螺母。
（2）如图甲，杠杆已经平衡，如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动2格，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的 和力臂有关。
（3）为探究杠杆的平衡条件，小海设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是方案 （选填“一”或“二”）。
实验次数 方案一 方案二
F1/N l1/cm F2/N l2/cm F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 3 3 3 5
2 2 2 4 3
3 1 1 2 5
（4）如图乙所示，在A处挂2个钩码，则应在B处挂 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；当杠杆平衡后，将A、B两点下方同时增加一个钩码，则杠杆将 （选填“左端下沉”“右端下沉”或“仍保持静止不动”）。
（5）如图丙，小川用弹簧测力计替代钩码，先在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
14.（2024南开区三模）物理兴趣小组在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）如图甲所示为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向 （选填“左”或“右”）移一些。
（2）在调节时，使杠杆在水平位置平衡的目的主要是为了方便 。
（3）如图乙所示，小组同学在杠杆左侧距支点18 cm处悬挂2个钩码并保持不变，多次改变支点右侧的钩码个数，并使杠杆始终在水平位置平衡。实验数据如表所示。
实验次数 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 动力F1/N 动力臂L1/cm
1 1 18 1.5 12
2 1 18 2 9
3 1 18 3 6
分析实验数据，可以得出结论：在阻力和阻力臂不变的情况下，动力与动力臂成 （选填“正比”或“反比”）关系。
（4）若不在C点挂钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向下拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计从竖直位置转到图丙所示位置时，其示数会 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（5）实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了 。
A.求平均值，减小误差 B.避免偶然性，验证普遍规律
（6）如图丁所示，一名工人正在用扳手拧下工件上一个紧固的螺丝，尽管他使出了浑身的力气，却没能成功，结合上面（3）的结论，为了把螺丝拧下来，你给他的建议是 。（写出一种即可）
实验9 探究并联电路中电流的规律
15. （2024和平区三模）在探究并联电路电流规律的实验中：
（1）电流表应 （选填“串联”或“并联”）在被测电路中。若要测量干路电流，则电流表应接在图甲中的 点。
（2）小明同学在测量A处的电流时，闭合开关前，发现电流表的指针偏转如图乙所示，原因是 ；纠正该错误后，闭合开关，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为 。
A点的电流IA/A B点的电流IB/A C点的电流IC/A
0.2 0.2 0.4
（3）上表是另一组的小亮同学在实验中用两盏规格相同的灯泡测出的数据，由此得出的实验结论是：在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，且各支路的电流相等。请指出小亮的探究选取器材的不妥之处： ；小亮由上述表格直接得出结论，则他的实验还有一处不合理，请指出： 。
16. 如图所示，小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
（1）图甲是他们设计的电路图，实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路，此时电流表测量的是 （选“A”“B”或“C”）处的电流。
（2）小覃同学要测量通过L2的电流，只需将图乙中导线 （选填“a”或“b”）的一端移动到电流表的负接线柱上；重新连接好电路后，闭合开关，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为 A。
（3）该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流，数据如下表所示，由此他得出结论：
IA/A IB/A IC/A
0.2 0.2 0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
（4）小组内交流讨论后，一致认为该同学的结论不具普遍性，要得到并联电路中电流的规律，还应该选用规格 （选填“相同”或“不相同”）的灯泡进行实验。
实验10 探究串联电路中电压的规律
17.（2023东丽区二模）如图1甲所示是“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。
(1)请用笔画线代替导线，按照图1甲的电路图完成图1乙中实物图的连接。（要求导线不能交叉）
(2)实验中，选择的两个小灯泡的规格应该是 (选填“相同”或“不相同”)的。
(3)进行实验测得A、B两点间，A、C两点间的电压分别如图2所示，电源电压为 V，小灯泡L2两端的电压为 V。
18.（2024南开区期中）如图甲所示是“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。请解答下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，按照图甲的电路图完成图乙中实物图的连接。
（2）实验中，选择的两个小灯泡的规格应该是 (选填“相同” 或“不相同”)的。
（3）闭合开关，测出了L1、L2、AC之间的电压U1=2.4 V,U2=1.6 V,UAC=4 V,并得出了实验的最终结论为 。
（4）此实验依然存在着一定的缺陷， 你的改进方法是： 。
（5）根据此实验结论、串联电路的电流规律以及欧姆定律公式，证明串联电路中总电阻R等于两个用电器电阻R1、R2之和，即R=R1+R2。
实验11 探究影响导体电阻大小的因素
19.（2023和平区一模）某小组同学通过实验探究导体的电阻与哪些因素有关。如图所示，他们在常温下将横截面积和长度均不同的铁丝接入电路的M、N两点间，利用电流表和电压表测量后计算出阻值，将数据记录在表一、表二中:
表一 铁丝 表二 铁丝
实验序号 长度l（m） 横截面积S（mm2） 电阻R（Ω） 实验序号 长度l（m） 横截面积S（mm2） 电阻R（Ω）
1 1.0 0.2 0.5 4 2.0 0.1 2.0
2 2.0 0.2 1.0 5 2.0 0.2 1.0
3 4.0 0.2 2.0 6 2.0 0.4 0.5
(1)分析比较实验序号1、2、3,可得出的初步结论是:常温下 。
(2)分析比较实验序号4、5、6,可得出的初步结论是:常温下 。
(3)分析比较1与6、2与5或3与4的数据及相关条件，可得出的初步结论是:常温下， 。
(4)他们继续分析表一和表二的数据及相关条件，发现无法得到导体的电阻与材料的关系。请你在表三中为他们再添加两组符合要求的材料(如表三)，并将所得实验数据与上述两表中实验序号 的数据进行比较，进一步探究导体的电阻与材料的关系。
表三
实验序号 材料 长度l（m） 横截面积S（mm2） 电阻R（Ω）
7
8
20.（2024滨海新区二模）在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：
猜想一：导体电阻跟导体材料有关
猜想二：导体电阻跟导体长度有关
猜想三：导体电阻跟导体横截面积有关
同学们想利用如图所示的电路和下表中的导体验证上述猜想。
导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料
A 1.0 0.2 锰铜
B 1.0 0.4 锰铜
C 1.0 0.6 锰铜
D 0.5 0.4 锰铜
E 1.5 0.4 锰铜
F 1.0 0.6 镍铬合金
G 1.0 0.6 铁
（1）实验中通过比较电路中 来比较电阻的大小。
（2）请将验证猜想一的实验设计思路补充完整：
选取 和 相同、 不同的导体，分别将其接入如图电路中。
（3）为了探究猜想二，应选用 （填导体代号）三种导体来进行实验。
实验12 探究电流与电压、电阻的关系
21. （2024河北区一模）小亮同学在探究“电流与电压、电阻的关系”时，选用的实验器材有:5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻各一个、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源(电压恒定)各一个，导线若干。
(1)请用笔画线将图甲中的电路连接完整，要求滑片向右移动时，电压表示数变小。
（2）实验数据如表一和表二：
表一 表二
实验次数 电压U/V 电流I/A 实验次数 电阻R/Ω 电流I/A
1 1.0 0.2 1 5 0.48
2 1.5 0.3 2 10 0.24
3 2.0 0.4 3 15 0.16
由表一得:电阻一定时，电流与电压成 ；
由表二得:电压一定时，电流与电阻成 。
(3)某次实验电压表和电流表示数如图乙所示，则此电阻阻值为 Ω。
22.（2022部分区二模）同学们为“探究电流与电阻的关系”准备了电压为3 V的电源，规格为“30 Ω1 A”的滑动变阻器，阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。实验中控制定值电阻两端电压为2 V不变，请帮同学们完成以下问题：
（1）请根据如图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙的电路连接完整。
（2）先将5 Ω的电阻接入电路中，滑动变阻器移到阻值最大处，闭合开关，移动滑片，电压表示数如图丙所示，则需向 （选填“左”或“右”）端移动滑片，使定值电阻两端电压为2 V。
（3）接下来，将5 Ω的电阻更换成10 Ω的电阻接入电路，移动滑片使电压表示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）从而与之前的保持一致，并记录电流表示数填入表格。
（4）分析记录的数据，可初步得出结论：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 比。
电阻/Ω 5 10 20
电流/A 0.4 0.2 0.1
（5）将定值电阻换成小灯泡，还可做测量小灯泡电阻实验，按电路图重新接好电路，闭合开关时发现灯不亮，电流表、电压表的示数均为0，以下故障判断正确的是 。
A.可能是灯泡断路 B.可能是灯泡短路
C.可能是滑动变阻器接线柱接触不良
实验13 探究电流产生的热量与哪些因素有关
23. 实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： 。
（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 （请举一例）。
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻 （选填“串”或“并”）联进行实验。
（6）本实验应用的研究方法有转换法和 法。
实验14 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
24. 某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与 有关。
②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了 的作用。
③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图 所示方向的偏转，原因是 。
（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
实验次数 导体棒移动情况 电流表指针偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中 （选填“会”或“不会”）产生感应电流。
⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与 的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向 偏转。
⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应 。
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是 。
⑧发电机的原理与本实验的原理一样，图己为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向 （选填“由a到b”或“由b到a”）。
类型三 设计性实验
实验1 测量密度的实验
1. （2024河西区一模）物理老师布置课后实验作业，请同学们利用家中的物品测量绿豆的密度。小冬同学在家中找来如图所示的器材和适量密度为ρ0的水（含取水工具）。请你利用上述器材，帮他设计一种测量绿豆密度ρ豆的实验方案。（实验器材满足实验需求，ρ豆＞ρ0）要求：
（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（2）写出绿豆密度ρ豆的数学表达式。（用已知量和测量量表示）
2.（2024红桥区三模）现有水、量杯、石块（足够重）、细绳（质量忽略不计）、待测木块（密度比水的密度ρ水小且不吸水），请你用给出的器材测出木块的密度。
（1）实验步骤；
（2）计算公式 （用测出的物理量符号表示）。
3.（2024南开区二模）物理兴趣小组组织同学们测量某一不规则的实心小塑料块的密度（已知水的密度为ρ0，ρ塑＜ρ0），可以选取不同测量方法及器材，比一比谁的方法多，小明决定使用溢水杯、细针（体积不计）、高度及底面积适宜的厚底薄壁圆柱形玻璃杯、刻度尺，请设计出测量小塑料块密度的实验方案。要求：
（1）写出主要实验步骤及需要测量的物理量；
（2）写出小塑料块的数学表达式ρ塑= （用已知量和测量量表示）。
4.（2024和平区三模）某校同学参加物理课外活动时，发现一个漂亮的拳头大小的空心工艺品，他们把它带到实验室，想利用如图所示的器材和足量的水测出此工艺品的质量。
要求：（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（2）写出工艺品质量的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
实验2 测电阻、电功率及其他电学实验
5.（2023西青区一模）小明手里有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是从实验室找来了一块电压表，一个滑动变阻器，一个已知阻值为R0的定值电阻，一个电源(电压保持不变)，以及若干导线和开关，请你利用上述器材设计实验，测出小灯泡正常工作时的电阻Rx阻值。要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
(3)写出Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
6.（2023和平区二模）小明想测量待测电阻Rx的阻值，实验器材有：电源（电压保持不变），滑动变阻器R0，电阻箱R（电阻箱简介见“小资料”），电流表，2个开关，导线若干。请你帮助小明设计实验，要求：
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
7.（2023河北区二模）某同学复习中用图甲所示的电路再次探究并联电路电流的规律，实验时意外发现：“当滑动变阻器滑片P向左移时，电流表A1的读数减小。”他产生了疑惑，在老师的引导下，知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻，可将它看作一个理想电源（电压U恒定，电阻为0）与一个电阻r的串联（图乙所示）。请你帮他选择适当器材，设计测量干电池电阻r的实验方案。可供选用的器材：符合实验要求的电流表一个，符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1、R2（R1≠R2），导线和开关若干，一节旧干电池。要求R1、R2在同一电路中不能同时工作。请完成：
（1）画出实验电路图；
（2）根据你设计的电路写出主要的实验步骤和需测量的物理量；
（3）写出电阻r的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
8.（2024河北区二模）在一次物理实验活动中，老师拿出了一个密封盒。告诉同学们：里面有一个电源和一个定值电阻Rx串联（电源电压和电阻Rx的阻值均未知），在电源和电阻Rx两端各引出一根导线置于密封盒外，如图所示。老师要求同学们：“在不损坏密封盒的前提下，只连一次电路就能测出密封盒内的电阻Rx的阻值。”
实验桌上有如下器材：
一只量程适合的电流表，一个已知阻值为R0的定值电阻，一个开关，若干根导线。
要求：
（1）根据给出的器材，在图上画出完整的实验电路图；
（2）请把实验步骤补充完整，并写出需要的物理量。
a.按电路图连接好实验的电路；
b. ；
c. 。
（3）写出由上述步骤测得的物理量和已知量导出电阻Rx阻值的表达式。
9.（2024河西区二模）物理兴趣活动课上，老师让同学们测量一个阻值约为600 Ω的电阻Rx。除了未知电阻Rx，老师还提供的器材有：两节旧干电池、一块电流表（量程0～0.6 A，分度值0.02 A）、一块电压表（量程0～3 V，分度值0.1 V）、一个铭牌标有“10 Ω 1 A”字样的滑动变阻器R1、一个铭牌标有“200 Ω 1 A”字样的滑动变阻器R2、开关及导线若干。请你合理选择器材，帮助同学们设计一个实验方案，比较精确地测出未知电阻Rx的阻值。要求：
（1）请在虚线框内画出实验电路图并标清电阻符号；
（2）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式。（用已知量和测量量表示）
10.（2024西青区一模）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R0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，如图甲所示。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Rx的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2，经计算得知Rx的阻值。
请你解答如下问题：
（1）在图乙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Rx的数学表达式。（请注明所选择的电路，Rx表达式用已知量和测量量表示）专题五 实验探究题
解题技巧：该题型从能力要求上看，分基础性实验、拓展性实验和设计性实验三类
（1）基础性实验一般是教材中力学和电学中包含的重点实验，一般以考查基本仪器的使用及读数、实验步骤、实验操作细节、相关公式的运用和实验中问题的处理为主。
（2）拓展性实验一般取材于课外题材或教材中实验的提升，主要考查学生的实验探究能力，一般会考查到提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证、评估与交流中的某一要素或若干要素。
（3）设计性实验需要熟练掌握相对常规的“特殊方法测密度”“单表测电阻”；能利用题中提供的数据，估算测量值是否会超出测量工具的量程，或者是否小于测量工具的分度值，并据此选择合适的测量工具。
天津中考对探究实验的考查包括以下内容：
（1）基本测量仪器的使用（6个实验项目、7种基本测量仪器）：①用刻度尺测量长度、用表测量时间；②用弹簧测力计测量力；③用天平测量物体的质量；④用常见温度计测量温度；⑤用电流表测量电流；⑥用电压表测量电压。
（2）测量型实验（6个实验项目）：①测量固体的密度；②测量液体的密度；③测量滑轮组的机械效率；④测量定值电阻的阻值；⑤测量小灯泡的电阻；⑥测量小灯泡的电功率。
（3）探究实验（14个实验项目）：
力学8个：①探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关；②探究压力的作用效果与哪些因素有关；③探究液体压强与哪些因素有关；④探究浮力大小与哪些因素有关；⑤探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系；⑥探究物体的动能与哪些因素有关；⑦探究物体的重力势能大小跟哪些因素有关；⑧探究杠杆的平衡条件。
电学6个：①探究并联电路中电流的规律；②探究串联电路中电压的规律；③探究影响导体电阻大小的因素；④探究电流与电压、电阻的关系；⑤探究电流产生的热量与哪些因素有关；⑥探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
（4）除此之外，考查范围还包括教材范围内的实验。
类型一 测量类实验
实验1 测量固体的密度
1.（2023和平区三模）小明同学在海边捡到了一块漂亮的鹅卵石，他用天平和量筒测量鹅卵石的密度。请你帮他完成下列内容。
(1)他设计了下列实验步骤:
①将天平放在水平台上，游码归零，调节平衡螺母使天平平衡;
②用调节好的天平测出鹅卵石的质量m；
③根据密度的公式，算出鹅卵石的密度ρ;；
④向量筒中倒入适量的水，读出水的体积V1；
⑤将鹅卵石浸没在量筒内的水中，读出鹅卵石和水的总体积V2。
下列实验步骤顺序中最佳的是 D (选填字母)。
A.①②③④⑤ B.①④②③⑤
C.①④⑤②③ D.①②④⑤③
(2)请你设计一个实验记录用的表格，并将上图的实验数据填入表格中，并计算鹅卵石的密度。
实验次数 固体的质量m/g 水和固体的总体积V2/cm3 量筒中适量水的体积V1/cm3 固体的体积V/cm3 固体的密度ρ/（kg·cm-3） 固体密度的平均值ρ固/（kg·cm-3 ）
1 27 40 30 10 2.7×103
2
3
2.【津津甄选】（2024齐齐哈尔）小红结合所学的物理知识来测量小石块的密度。
（1）将托盘天平放在水平台面上，将游码移至标尺 左端的零刻度线 处，发现指针静止时的位置如图1所示，则应将平衡螺母向 左 调节，使托盘天平平衡。
（2）小红调节托盘天平平衡，估计小石块的质量后，把小石块放在左盘，向右盘从大到小加减砝码，当加入最小的砝码（5 g）前，指针偏向分度盘中线左侧。此时，将最小的砝码（5 g）加入右盘，指针偏向分度盘中线右侧，接下来应进行的实验操作是： 取下最小的砝码，并向右移动游码 ，直至托盘天平平衡。托盘天平平衡时砝码的质量和游码在标尺上的位置如图2所示，则小石块的质量为 54 g。用量筒和适量的水测出小石块的体积为20 mL。
（3）根据所测数据计算出小石块的密度ρ石= 2.7 g/cm3，合 2.7×103 kg/m3。
（4）若小石块吸水，则测量出的小石块密度值 偏大 （选填“偏大”或“偏小”）。
实验2 测量液体的密度
3.（2023西青区二模）如图所示是小明同学测量调和油密度的实验。
（1）按图甲把天平放在 水平 桌面上，调节天平横梁平衡，这一过程中的错误是 游码未归零 。
（2）用正确操作方法将天平调平后，小明先用天平测出空烧杯的质量为14 g,将适量的调和油倒入烧杯中，测量结果如图丙所示，则烧杯和调和油的总质量为 34.8 g。
（3）将烧杯中的调和油全部倒入量筒中，如图乙所示，调和油的体积为 26 mL。
（4）由以上实验数据可计算出调和油的密度为 0.8×103 kg/m3。
（5）若按上述步骤进行实验，调和油密度的测量值与真实值相比会 偏大 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
4.【津津甄选→勇于探究】（2024宁夏）贺兰山东麓产区位于北纬37°至39°之间，是世界公认的种植酿酒葡萄和生产葡萄酒的黄金地带。某研学小组参观酒庄后，想测红酒的密度，进行了如下实验。
（1）实验过程：
①把天平放在水平台上，将游码移至标尺左端的零刻度线处，指针指在如图甲所示的位置，应将平衡螺母向 右 调节，使天平平衡。
②用天平测出空烧杯质量为46.4 g。
③向烧杯中倒入适量红酒，放在天平的左盘中，在右盘加减砝码并调节游码，天平平衡时，所用砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示，则质量为 83.8 g。
④将红酒全部倒入量筒，如图丙所示。
（2）利用上述方法测出红酒的密度为 0.98 g/cm3。（结果保留两位小数）
（3）这种方法测量的红酒密度值比真实值 偏大 （选填“偏大”或“偏小”）。只需将②③④的操作顺序稍做调整即可减小这种误差，调整后的顺序是 ③④② 。
5.【科学探究】（2023河西区期末）小田、小津同学用托盘天平和量筒测定“海河牌”酸奶的密度。请你完成下列内容。
（1）将天平置于 水平 桌面上，把游码放到标尺左端的零刻度线处，观察到指针指在分度盘上的位置如图1所示，此时应将平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节，使指针指在分度盘的中央。
（2）天平平衡后，小田同学将装有适量酸奶的烧杯放在天平左盘，向右盘加减砝码，当将砝码盒中最小的砝码放入右盘后，指针指在分度盘上的位置仍如图1所示，接下来他应该
A 。（选填字母）
A.向右移动游码 B.向右调节平衡螺母 C.取下最小的砝码后移动游码
（3）正确操作后天平再次达到平衡，如图2所示，此时酸奶和烧杯的总质量为 55.6 g；然后他将烧杯中的部分酸奶倒入量筒中，如图3，则酸奶的体积为 28 cm3，再用天平测出剩余酸奶和烧杯的总质量，最后计算出酸奶的密度。
（4）小津同学发现由于酸奶比较黏稠，有些会粘在筒壁上，测量误差较大；于是他找来一个注射器，如图4所示，进行了如下操作：
①用天平测出注射器的质量为10 g；
②用注射器吸取部分酸奶，从注射器上读出酸奶的体积为10 cm3；
③用天平测出酸奶和注射器的总质量为22.4 g。
根据以上数据可知，酸奶的密度为 1.24×103 kg/m3。实验后，小津同学发现注射器的尖端还有一点小“空隙”（空隙的体积不计入刻度范围内），“空隙”里也充满了酸奶，这会导致测得的密度比真实值偏 大 （选填“大”或“小”）。
实验3 测量滑轮组的机械效率
6.（2024红桥区一模改编）小明在测量滑轮组机械效率时，准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
他把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示:
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
3 6.0 0.1 2.5 0.3
请你解答如下问题：
（1）根据表格中的数据，请在图中画出实验时绳子的绕法。
（2）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 80% 。
（3）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率 越高 （选填“越高”“越低”或“不变”）。
7.如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
（1）在实验中，应沿竖直方向 匀速 拉动弹簧测力计。
（2）第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是 1.8 N，机械效率是 74.1% （结果保留一位小数）。
（3）由1、2两次实验数据可得出结论： 使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高 。
（4）由 2、3 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
（5）在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 偏低 （选填“偏高”“偏低”或“不变”）。
实验4 测量定值电阻的阻值
8.（2024部分区二模）小金同学利用“伏安法”测电阻。
（1）请你根据小金设计的图甲的电路图，用笔画线代替导线将图乙的实物图连接完整。
（2）实验前，滑动变阻器的滑片P应置于最 右 （选填“左”或“右”）端。
（3）实验中测得多组实验数据。其中5组数据对应的点已描在图丙中，请在图丙中画出R的I-U图像。由图可得，R= 5 Ω。
9.（2024滨海新区二模）如图甲，是测量定值电阻R0阻值的电路图。
（1）如图乙，在连接电路时，部分电路没有连接，请你用笔画线代替导线，按照图甲的电路补齐实物连接。
（2）闭合开关前，滑片P应该移动到滑动变阻器的最 左 （选填“左”或“右”）端。
（3）如图丙，是某次测量时，电压表、电流表的指针位置，电流表读数为 0.3 A，电压表读数为 1.5 V，根据测量结果可得R0＝ 5 Ω。
（4）移动滑动变阻器滑片P，改变电压表和电流表的示数，可测得多组数据，求出电阻平均值。多次测量求平均值的目的是 A 。
A．减小实验误差 B．寻找普遍规律
10.（2024西青区二模））现有两节新的干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。在利用“伏安法”测量定值电阻R1阻值的实验中：
（1）请你按图甲所示的电路图，以笔画线代替导线，将图乙中的电路连接完整。
（2）实验前为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于 B （选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关，无论怎样移动滑片P，发现电流表始终无示数，电压表有示数，其原因可能是 B （填符号）。
A.滑动变阻器断路 B.R1断路 C.R1短路
（4）排除故障后，当电压表示数为2.7 V时，电流表示数如图丙所示，则通过R1的电流大小为 0.3 A 。它的阻值是 9 Ω。
（5）本实验要多次测量取平均值，是为了 减小误差 。
实验5 测量小灯泡的电阻
11.（2024南开区三模）在测量额定电压为2.5 V小灯泡的电阻实验中：
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 A （选填“A”或“B”）端。
（3）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表几乎没有示数。根据上述现象可判断出电路的故障可能是 A 。
A.小灯泡断路B.小灯泡短路 C.滑动变阻器短路
（4）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，为 0.5 A，则小灯泡正常发光时的电阻约是 5 Ω。
（5）测量发现，小灯泡两端电压增大，小灯泡的电阻也增大了，其本质原因是： 灯丝的电阻随温度的升高而增大 。
12.（2024和平区三模）同学们在做伏安法测小灯泡电阻的实验中，用的是额定电压为2.5 V的小灯泡。
（1）按照图甲的电路图，连接图乙的实物。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调至阻值最 大 （选填“大”或“小”）处。
（3）闭合开关后，移动滑片，先后测量几组电压表和电流表示数，如表格所示：
电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
电流I/A 0.25 0.23 0.2 0.15 0.1
请根据表格中的数据，在图丙中做出灯泡的I-U关系图像。
（4）由表格数据及所做图像均可看出，灯丝电阻是变化的，其根本原因是，灯丝电阻随温度升高而 增大 （选填“增大”或“减小”）。
13.【津津甄选→科学探究】（2024临夏州）科技兴趣小组测量额定电压为2.5 V的灯泡L正常发光时的电阻，实验装置如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图连接完整。
（2）正确连接电路后，滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中（实验过程中曾改变电压表的量程），测得了如表所示的实验数据，根据第 4 次数据可知，电路出现故障，故障原因是 小灯泡断路 ，由此也可知电源电压是 6 V。
实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度
1 1 0.2 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.8 0.32 强烈发光
4 6 0 不发光
（3）实验中滑动变阻器的作用： 保护电路 、 改变灯泡两端的电压 。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡L正常发光时的电阻约为 8.3 Ω（结果保留一位小数）。
（4）兴趣小组的其中一位同学对灯泡的电阻提出了不同看法，他认为应将所测电阻取平均值以减小实验误差，你同意该同学的看法吗？ 不同意 ；说说自己的理由： 灯丝的电阻随温度的变化而变化 。
（5）实验装置中有“20 Ω 1.5 A”“50 Ω 2.0 A”两种规格的滑动变阻器，此实验中选用的滑动变阻器规格为 “50 Ω 2.0 A” 。
实验6 测量小灯泡的电功率
14.（2024红桥区三模）为测定“额定电压为2.5 V的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。
（1）如图甲所示，连接电路时开关应处于 断开 状态。实验时，若无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障的原因可能是 灯泡与灯座 （选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良。
（2）故障排除后，闭合开关，滑动变阻器滑片P在某处时，电压表示数为2 V，电流表示数如图乙所示。若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向 左 （选填“左”或“右”）端移动。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，其值为 0.22 A。
（4）把这样的两个灯泡串联在电压为4 V的电路中，电路的总功率为 0.8 W。
15.【津津甄选】（2024自贡）在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为4.5 V的电源和额定电压为2.5 V的小灯泡，设计了如图甲所示的电路。
（1）实验中需要依据如图甲所示的电路图，将如图乙所示器材进行连线，请用笔画线代替导线，将如图乙所示电路连接完整。
（2）正确连接好电路后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。当电压表的示数为 2.5 V时小灯泡正常发光，此时电流表指针如图丙所示，其示数为 0.28 A，小灯泡的额定功率为 0.7 W。若小灯泡两端的实际电压为2.3 V，则小灯泡的实际功率 小于 （选填“大于”“等于”或“小于”）额定功率。
（3）小王同学也按如图甲所示电路图连接电路，当连接最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。请你指出导致此现象可能的原因： 连接电路时开关没有断开；闭合开关前，滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处 。
类型二 探究类实验
实验1 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1.（2023和平区三模）同学们在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，做出如下猜想。
猜想A:接触面所受的压力影响滑动摩擦力的大小;
猜想B:接触面的粗糙程度影响滑动摩擦力的大小。
为了验证上述两个猜想，同学们在水平台上做了如图所示的实验(其中甲、乙接触面都为相同木板、丙接触面为毛巾)，请你补全下列实验过程:
(1)实验过程中，在水平面上沿水平方向 匀速直线 拉动弹簧测力计。
(2)通过对比甲、乙两次实验，可知猜想 A 是正确的，其结论是： 接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大 。
(3)通过比较甲、丙两次实验得出“接触面越粗糙，滑动摩擦力越大”的结论，这是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
(4)小明在实验中发现要保持木块匀速运动很困难，改用如图丁所示装置，在用力将木板向左拉出的过程中，弹簧测力计 B (选填“A”或“B”)的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小;木块所受滑动摩擦力的方向是水平向 左 (选填“左”或“右”)。
2.【提出问题】（2023河东区二模）同学们在研究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，提出了如下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
为了验证猜想，准备了弹簧测力计、长木板、长方体木块、砝码、棉布和毛巾。
(1)如图所示，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板匀速运动,读出弹簧测力计示数，即可知滑动摩擦力的大小。请你在图中画出此过程中木块的受力示意图。
(2)通过改变放在木块上的砝码和改变木块与长木板接触面的粗糙程度进行了多次实验，实验记录的数据如下表:
序号 接触面 压力/N 弹簧测力计示数/N
① 木板 4 1.2
② 木板 6 1.8
③ 木板 8 2.4
④ 木板上铺棉布 6 2.6
⑤ 木板上铺毛巾 6 3.2
分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是： 接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大 。
为了验证猜想二，需选择表中 ②④⑤ (填实验序号)三组数据进行分析。
(3)实验结束后，同学们又猜测滑动摩擦力是否与接触面积的大小有关，请你利用原有的实验器材简述实验方案： 将木块分别平放、侧放、竖放在木板上（或将木块沿竖直方向切去一半，然后将切下的部分叠放在另一块的上面），用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，比较弹簧测力计示数 。
实验2 探究压力的作用效果与哪些因素有关
3.勇于探究某同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。
（1）实验中他是通过观察 泡沫的凹陷程度 来比较压力作用效果的。
（2）比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是 受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显 。下列实例中，直接应用该结论的是 ① （填序号）。
①交通管理部门规定，货车每一车轴的平均承载质量不得超过10 t
②小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破
③书包要用宽的背带
（3）若探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应通过比较图 甲、丙 所示实验。
（4）此时实验中要控制： 压力 不变。
（5）该同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力不变 。
4.（2024滨海新区一模）同学们用完全相同的长方体物块和海绵探究压力的作用效果与哪些因素有关。
（1）首先他们根据生活经验提出了猜想。如图1所示，两个人对雪地的压力是相近的，但一个陷下去了，另一个却没有，由此猜想压力的作用效果可能与 受力面积 有关。
（2）接着他们设计了如图2所示实验来继续探究：实验中同学们通过观察 海绵的形变程度 来比较压力作用效果的。
（3）①通过比较图甲、乙，所得结论是： 压力相同时，受力面积越小 ，压力作用效果越明显。
②通过比较图 甲、丙 （填序号“甲”“乙”“丙”“丁”），说明受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。
③下列实例中运用到①中结论的是 B （填字母）；
A.汽车不能超载 B.菜刀钝了要磨一磨
（4）小组中的一位同学在对比甲、丁两图时，得出了“压力作用的效果与压力大小无关”的结论，请你指出他在分析时的错误： 没有控制受力面积相同 。
实验3 探究液体压强与哪些因素有关
5.（2024南开区一模）某小组用如图甲所示的U形管压强计探究液体内部压强的特点。
（1）如图乙和丙所示，将探头浸没于水中时，随着探头没入水中的深度增大，可以观察到U形管两边液面的 高度差 越大，由此可知液体内部的压强与 液体深度 有关。
（2）保持如图丙探头的位置不变，将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀，通过观察现象，小组一同学得出了“在同一深度液体的密度越大，其内部的压强越大”的结论。你认为通过他这样的操作得到的结论是 不正确 （选填“正确”或“不正确”）的，原因是 没有控制金属盒浸入液体中的深度不变 。
（3）如图丁所示，容器中间用隔板分成左、右两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，当容器左、右两侧分别加入两种不同的液体A和B，观察到橡皮膜发生了形变，以下判断中正确的是 D （填字母）。
A．液体A的密度大于液体B的密度 B．液体A的密度等于液体B的密度
C．液体A的密度小于液体B的密度 D．以上选项均有可能
6.如图所示，是小明在做“探究影响液体内部压强大小的因素”实验：
（1）小明从左管口向图A中的U形管内注入适量的水，当管内的水静止时，U形管左右两侧液面的高度 相同 （选填“相同”或“不同”）。他连接好橡皮管和金属盒，在使用压强计前，发现U形管内左侧水面高、右侧水面低，通过 B （选填序号）方法可以进行调节。
A.向U形管内添加适量水 B.拆掉软管，重新安装
（2）重新调节器材后，小明将金属盒深入水面以下进行了如图C、D所示的实验。由C、D两图可知，在同种液体内部，液体压强随着 深度 的增加而增大。
（3）换用其他液体继续探究液体压强与液体密度的关系，当探头在液体中的深度相同时，U形管左右两侧水面的高度差对比不明显，下列操作不能使两侧液面高度差对比更加明显的是 C 。
A.烧杯中换密度更大的液体； B.U形管中换用密度更小的酒精；
C.换成更细的U形管
（4）小明想知道浓盐水密度是多少，于是找来刻度尺、水和上端开口下端用橡皮膜密封的玻璃管等器材测浓盐水的密度，操作步骤如下：
①用刻度尺测出玻璃管内水柱的高度为h3（如图甲所示）。
②将玻璃管缓慢插入装有浓盐水的烧杯中，直到橡皮膜的表面相平（如图乙所示），测得此时管底到浓盐水液面的高度为h4，玻璃管内水柱的高度为h5，用小明测得的物理量推导出盐水密度的表达式为
ρ水 （用上述步骤中所测得的物理量及表示）。
实验4 探究浮力大小与哪些因素有关
7.科学探究如图是某实验小组的同学探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤。
（1）从图中可知物块的重力为 4.8 N。
（2）比较D和E，可以得出：浮力大小与 液体的密度 有关。
（3）比较 C 和 D ，可以得出：当物块完全浸没后，浮力大小与所处深度无关。
（4）本实验采用的物理方法是 控制变量法 （选填“控制变量法”或“转换法”）。
（5）该小组的同学根据阿基米德原理计算出上述实验中所用物块的密度：
①物块完全浸没于水中所受浮力为 0.6 N。
②物块密度为 8×103 kg/m3。（ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
8.【创新设问】【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关：
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后，还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是，该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。
①如图a所示，用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 4 N。
②如图b所示，将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
③如图c所示，将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
④如图d所示，将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。
【解释】
（1）图b中橡皮泥受到的浮力大小为 2 N。
（2）由以上实验可知，浮力大小与物体的形状 无关 。
【交流】
（1）本实验在其他因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方法称为 控制变量法 。
（2）在第④步实验中，将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大小 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与 深度 无关。
（3）若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，能否完成本实验的探究？ 能 。
实验5 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
9.【创新质疑】某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
（1）如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤，最科学合理的实验顺序是 丙、甲、丁、乙 。
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为 2.8×103 kg/m3（g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3）。
（3）兴趣小组的同学换用不同的物体（不吸液体）或液体按科学合理的顺序进行了多次实验，由实验数据得出F浮 = （选填“＞”“＜”或“=”）G排，从而验证了阿基米德原理的正确性。
（4）图丁步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），液体对杯底的压强 一直不变 （选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”）。
（5）如果换用密度小于液体密度的物体（不吸液体）来进行该实验，则图 丁 步骤中可不使用弹簧测力计。
（6）其中一个同学每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，其他步骤无误，因而他会得出F浮 ＞ （选填“＞”“＜”或“=”）G排（小桶中液体所受重力）的结论。
实验6 探究物体的动能跟哪些因素有关
10.（2024西青区一模）如图所示是某学习小组“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA=mB，hA>hB。
（1）本实验的研究的是 小球 （选填“小球”或“木块”）的动能。
（2）实验中通过观察 木块移动的距离 从而判断小球动能的大小。
（3）由甲、乙两图可知，使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，是为了研究动能大小与 速度 的关系；通过实验现象得出结论： 物体质量相同时，速度越大，动能越大 。
（4）甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分别为f1、 f2，则f1 = f2（选填“>”“=”或“<”），该过程中A、B两球克服摩擦力做功分别为W1和W2，则W1 > W2 （选填“>”“=”或“<”）。
11.（2024河西区一模）小海和小川同学在探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想：
猜想一：动能的大小可能与物体的运动速度有关；
猜想二：动能的大小可能与物体的质量有关。
为了验证猜想，小海同学将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时，将水平面上静止的木块撞出一段距离s，如图甲所示，部分实验数据和现象记录如表。请你完成下列内容：
实验次数 钢球质量m/g 钢球下落高度h/cm 木块滑行距离s
1 20 20 近
2 40 20 较远
3 60 20 远
（1）实验中探究的动能是指 A 。（选填字母）
A.钢球撞击木块时的动能 B.钢球撞击木块后的动能
C.木块被钢球撞击后的动能
（2）上述3次实验中，第 3 次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大。
（3）上述实验数据表明： 速度 相同的物体， 质量 越大，动能越 大 。这个结论可用于解释汽车 超载 （选填“超速”或“超载”）带来的危害。
（4）如图乙所示，为小川同学两次实验的示意图。钢球A、B的质量mA＞mB，下落高度hA＞hB，木块滑行距离sA＞sB。他得出“物体的运动速度越大，动能越大”的结论，小海认为他的实验方法是错误的，理由是：没有控制钢球的 质量 相同。
实验7 探究物体的重力势能跟哪些因素有关
12.【构建模型】小明同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。
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的下落高度有关；
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验。
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m,B球质量为2m,让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）。实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 小球陷入沙中的深度 来判断重力势能大小的。
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中的深度更大，由此可得出的结论是 当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 。
（3）为验证猜想二，应比较 A、C 两球，可得出结论，当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（4）由B、C两球不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 没有控制下落高度相同 。
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论，物体的重力势能与物体运动的路径 无关 （选填“有关”或“无关”）。
（6）实际情况下，管道还是粗糙的，摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时，例如某一个力相对非常小，对物体运动状态影响不大时，物理学中经常采用忽略次要因素，建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对小球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更 大 （选填“大”或“小”）的小球进行实验。
实验8 探究杠杆的平衡条件
13.【勇于探究】（2024河西区二模）小海和小川同学用如图甲所示装置做“探究杠杆平衡条件”的实验，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均相等。请你完成下列内容：
（1）他们把杠杆的中点支在支架上，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；杠杆平衡后，在实验过程中 不能 （选填“能”或“不能”）再调节两侧的平衡螺母。
（2）如图甲，杠杆已经平衡，如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动2格，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的 大小 和力臂有关。
（3）为探究杠杆的平衡条件，小海设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是方案 二 （选填“一”或“二”）。
实验次数 方案一 方案二
F1/N l1/cm F2/N l2/cm F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 3 3 3 5
2 2 2 4 3
3 1 1 2 5
（4）如图乙所示，在A处挂2个钩码，则应在B处挂 3 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；当杠杆平衡后，将A、B两点下方同时增加一个钩码，则杠杆将 左端下沉 （选填“左端下沉”“右端下沉”或“仍保持静止不动”）。
（5）如图丙，小川用弹簧测力计替代钩码，先在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
14.（2024南开区三模）物理兴趣小组在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）如图甲所示为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向 右 （选填“左”或“右”）移一些。
（2）在调节时，使杠杆在水平位置平衡的目的主要是为了方便 测量力臂的大小 。
（3）如图乙所示，小组同学在杠杆左侧距支点18 cm处悬挂2个钩码并保持不变，多次改变支点右侧的钩码个数，并使杠杆始终在水平位置平衡。实验数据如表所示。
实验次数 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 动力F1/N 动力臂L1/cm
1 1 18 1.5 12
2 1 18 2 9
3 1 18 3 6
分析实验数据，可以得出结论：在阻力和阻力臂不变的情况下，动力与动力臂成 反比 （选填“正比”或“反比”）关系。
（4）若不在C点挂钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向下拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计从竖直位置转到图丙所示位置时，其示数会 变大 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（5）实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了 B 。
A.求平均值，减小误差 B.避免偶然性，验证普遍规律
（6）如图丁所示，一名工人正在用扳手拧下工件上一个紧固的螺丝，尽管他使出了浑身的力气，却没能成功，结合上面（3）的结论，为了把螺丝拧下来，你给他的建议是 在扳手的手柄上加上一个套筒 。（写出一种即可）
实验9 探究并联电路中电流的规律
15.【勤于思考】（2024和平区三模）在探究并联电路电流规律的实验中：
（1）电流表应 串联 （选填“串联”或“并联”）在被测电路中。若要测量干路电流，则电流表应接在图甲中的 C 点。
（2）小明同学在测量A处的电流时，闭合开关前，发现电流表的指针偏转如图乙所示，原因是 没有调零 ；纠正该错误后，闭合开关，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为 0.24 A 。
A点的电流IA/A B点的电流IB/A C点的电流IC/A
0.2 0.2 0.4
（3）上表是另一组的小亮同学在实验中用两盏规格相同的灯泡测出的数据，由此得出的实验结论是：在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，且各支路的电流相等。请指出小亮的探究选取器材的不妥之处： 使用的灯泡规格相同 ；小亮由上述表格直接得出结论，则他的实验还有一处不合理，请指出： 实验次数少，结论具有偶然性 。
16.【科学探究】如图所示，小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
（1）图甲是他们设计的电路图，实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路，此时电流表测量的是 C （选“A”“B”或“C”）处的电流。
（2）小覃同学要测量通过L2的电流，只需将图乙中导线 a （选填“a”或“b”）的一端移动到电流表的负接线柱上；重新连接好电路后，闭合开关，电流表的示数如图丙所示，则电流表的示数为 0.3 A。
（3）该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流，数据如下表所示，由此他得出结论：
IA/A IB/A IC/A
0.2 0.2 0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
（4）小组内交流讨论后，一致认为该同学的结论不具普遍性，要得到并联电路中电流的规律，还应该选用规格 不相同 （选填“相同”或“不相同”）的灯泡进行实验。
实验10 探究串联电路中电压的规律
17.（2023东丽区二模）如图1甲所示是“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。
(1)请用笔画线代替导线，按照图1甲的电路图完成图1乙中实物图的连接。（要求导线不能交叉）
(2)实验中，选择的两个小灯泡的规格应该是 不相同 (选填“相同”或“不相同”)的。
(3)进行实验测得A、B两点间，A、C两点间的电压分别如图2所示，电源电压为 2.8 V，小灯泡L2两端的电压为 1.2 V。
18.（2024南开区期中）如图甲所示是“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。请解答下列问题：
（1）请用笔画线代替导线，按照图甲的电路图完成图乙中实物图的连接。
（2）实验中，选择的两个小灯泡的规格应该是 不相同 (选填“相同” 或“不相同”)的。
（3）闭合开关，测出了L1、L2、AC之间的电压U1=2.4 V,U2=1.6 V,UAC=4 V,并得出了实验的最终结论为 串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和 。
（4）此实验依然存在着一定的缺陷， 你的改进方法是： 换用不同规格灯泡，进行多次实验 。
（5）根据此实验结论、串联电路的电流规律以及欧姆定律公式，证明串联电路中总电阻R等于两个用电器电阻R1、R2之和，即R=R1+R2。
串联电路中电流处处相等，电流大小用I表示，则电源电压可表示为U=IR；L1两端的电压U1=IR1,L2两端的电压U2=IR2,因为串联电路中，电源电压等于各用电器电压之和，即U=U1+U2=IR1+IR2=IR,即R=R1+R2。
实验11 探究影响导体电阻大小的因素
19.（2023和平区一模）某小组同学通过实验探究导体的电阻与哪些因素有关。如图所示，他们在常温下将横截面积和长度均不同的铁丝接入电路的M、N两点间，利用电流表和电压表测量后计算出阻值，将数据记录在表一、表二中:
表一 铁丝 表二 铁丝
实验序号 长度l（m） 横截面积S（mm2） 电阻R（Ω） 实验序号 长度l（m） 横截面积S（mm2） 电阻R（Ω）
1 1.0 0.2 0.5 4 2.0 0.1 2.0
2 2.0 0.2 1.0 5 2.0 0.2 1.0
3 4.0 0.2 2.0 6 2.0 0.4 0.5
(1)分析比较实验序号1、2、3,可得出的初步结论是:常温下 导体的材料和横截面积相同时，导体的电阻与长度成正比 。
(2)分析比较实验序号4、5、6,可得出的初步结论是:常温下 导体的材料、长度相同，导体的横截面积越大，电阻越小 。
(3)分析比较1与6、2与5或3与4的数据及相关条件，可得出的初步结论是:常温下， 同种材料的导体，长度与横截面积的比值相同时，电阻相同 。
(4)他们继续分析表一和表二的数据及相关条件，发现无法得到导体的电阻与材料的关系。请你在表三中为他们再添加两组符合要求的材料(如表三)，并将所得实验数据与上述两表中实验序号 2或5 的数据进行比较，进一步探究导体的电阻与材料的关系。
表三
实验序号 材料 长度l（m） 横截面积S（mm2） 电阻R（Ω）
7 镍铬合金丝 2.0 0.2 大
8 锰铜丝 2.0 0.2 小
20.（2024滨海新区二模）在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：
猜想一：导体电阻跟导体材料有关
猜想二：导体电阻跟导体长度有关
猜想三：导体电阻跟导体横截面积有关
同学们想利用如图所示的电路和下表中的导体验证上述猜想。
导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料
A 1.0 0.2 锰铜
B 1.0 0.4 锰铜
C 1.0 0.6 锰铜
D 0.5 0.4 锰铜
E 1.5 0.4 锰铜
F 1.0 0.6 镍铬合金
G 1.0 0.6 铁
（1）实验中通过比较电路中 电流大小 来比较电阻的大小。
（2）请将验证猜想一的实验设计思路补充完整：
选取 长度 和 横截面积 相同、 材料 不同的导体，分别将其接入如图电路中。
（3）为了探究猜想二，应选用 B、D、E （填导体代号）三种导体来进行实验。
实验12 探究电流与电压、电阻的关系
21.【勤于思考】（2024河北区一模）小亮同学在探究“电流与电压、电阻的关系”时，选用的实验器材有:5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻各一个、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源(电压恒定)各一个，导线若干。
(1)请用笔画线将图甲中的电路连接完整，要求滑片向右移动时，电压表示数变小。
（2）实验数据如表一和表二：
表一 表二
实验次数 电压U/V 电流I/A 实验次数 电阻R/Ω 电流I/A
1 1.0 0.2 1 5 0.48
2 1.5 0.3 2 10 0.24
3 2.0 0.4 3 15 0.16
由表一得:电阻一定时，电流与电压成 正比 ；
由表二得:电压一定时，电流与电阻成 反比 。
(3)某次实验电压表和电流表示数如图乙所示，则此电阻阻值为 10 Ω。
22.（2022部分区二模）同学们为“探究电流与电阻的关系”准备了电压为3 V的电源，规格为“30 Ω1 A”的滑动变阻器，阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。实验中控制定值电阻两端电压为2 V不变，请帮同学们完成以下问题：
（1）请根据如图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙的电路连接完整。
（2）先将5 Ω的电阻接入电路中，滑动变阻器移到阻值最大处，闭合开关，移动滑片，电压表示数如图丙所示，则需向 左 （选填“左”或“右”）端移动滑片，使定值电阻两端电压为2 V。
（3）接下来，将5 Ω的电阻更换成10 Ω的电阻接入电路，移动滑片使电压表示数 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）从而与之前的保持一致，并记录电流表示数填入表格。
（4）分析记录的数据，可初步得出结论：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 反 比。
电阻/Ω 5 10 20
电流/A 0.4 0.2 0.1
（5）将定值电阻换成小灯泡，还可做测量小灯泡电阻实验，按电路图重新接好电路，闭合开关时发现灯不亮，电流表、电压表的示数均为0，以下故障判断正确的是 C 。
A.可能是灯泡断路 B.可能是灯泡短路
C.可能是滑动变阻器接线柱接触不良
实验13 探究电流产生的热量与哪些因素有关
23.【质疑创新】实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。同学们在烧瓶内安装一根电阻丝，装入适量的煤油，插入一支温度计，设计了如图甲所示的电路。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，且导线不交叉。
（2）闭合开关后，发现电流表指针未偏转，经检查仅电阻丝R有故障，则电阻丝R 开路 （选填“短路”或“开路”）。排除故障后进行实验，实验中通过观察 温度计示数的变化 来比较相同时间内不同电流产生热量的多少。
（3）调节滑动变阻器改变电流的大小，经过多次实验发现：电阻丝阻值和通电时间一定时，电流I越大，通电导体产生的热量Q越多。小明猜想：当电阻和通电时间一定时，Q可能与I成正比。随后在老师帮助下，实验小组测出了多组Q与I的数据。请提出一种判断小明猜想是否正确的方法： 将测得的Q与I的数据描点画出Q-I图像，若Q-I图像为过原点的一条直线，则Q与I成正比，否则不成正比 。
（4）同学们进一步学习了解到：物理学家焦耳1840年就确定了当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟电流的二次方成正比的关系。生活中利用电热工作的家用电器有 电饭锅 （请举一例）。
（5）若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，可选择图乙中 B （选填“A”或“B”）烧瓶中的电阻与图甲烧瓶中的电阻 串 （选填“串”或“并”）联进行实验。
（6）本实验应用的研究方法有转换法和 控制变量 法。
实验14 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
24.【提出问题】某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与 电流方向 有关。
②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了 地磁场 的作用。
③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图 乙 所示方向的偏转，原因是 电子带负电 。
（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
实验次数 导体棒移动情况 电流表指针偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中 不会 （选填“会”或“不会”）产生感应电流。
⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与 导体运动 的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向 右 偏转。
⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应 调换磁体的方向 。
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是 产生的感应电流太小 。
⑧发电机的原理与本实验的原理一样，图己为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向 由a到b （选填“由a到b”或“由b到a”）。
类型三 设计性实验
实验1 测量密度的实验
1.【情景设置·解决实际问题】（2024河西区一模）物理老师布置课后实验作业，请同学们利用家中的物品测量绿豆的密度。小冬同学在家中找来如图所示的器材和适量密度为ρ0的水（含取水工具）。请你利用上述器材，帮他设计一种测量绿豆密度ρ豆的实验方案。（实验器材满足实验需求，ρ豆＞ρ0）要求：
（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（2）写出绿豆密度ρ豆的数学表达式。（用已知量和测量量表示）
解：(1)实验步骤:
①使圆柱形杯子漂浮放在装有水的洗菜盆里，在洗菜盆上做上标记，将一定量的绿豆放进圆柱形杯子内使其仍然漂浮在水面上，在洗菜盆上做上标记；
②在圆柱形水杯里装有一定量的水标记为h1， 将水杯内的水倒入洗菜盆内直到水面达到第二次标记处，此时水杯内剩余水的深度标记为h2；
③在水杯内装有一定量的水， 水的深度标记为h3，将上述的绿豆倒入水杯内，此时水的深度标记为h4，即可测出绿豆的密度；
（2）上述步骤中，设水杯的底面积为S，则绿豆的重力：G=G补=ρ0S（h1-h2）g，
绿豆的体积：V=S（h4-h3），
绿豆的密度：ρ====。
2.（2024红桥区三模）现有水、量杯、石块（足够重）、细绳（质量忽略不计）、待测木块（密度比水的密度ρ水小且不吸水），请你用给出的器材测出木块的密度。
（1）实验步骤；
（2）计算公式 ρ= （用测出的物理量符号表示）。
解：（1）实验步骤：
①向量杯内加入适量的水，记下量杯内水的体积V0；
②将木块轻轻放入量杯内的水中，待木块静止处于漂浮状态时，记下此时总体积V1；
③用细绳将木块和石块绑在一起，放入量杯内的水中，待它们全部浸没后，记下此时总体积V2；
④将细绳解开，拿出木块，记下此时总体积V3；
（2）木块漂浮，G=F浮=ρ水gV排=ρ水g（V1-V0），
木块质量为m===ρ水（V1-V0），
木块的体积为V=V2-V3，
木块的密度：ρ==。
3.（2024南开区二模）物理兴趣小组组织同学们测量某一不规则的实心小塑料块的密度（已知水的密度为ρ0，ρ塑＜ρ0），可以选取不同测量方法及器材，比一比谁的方法多，小明决定使用溢水杯、细针（体积不计）、高度及底面积适宜的厚底薄壁圆柱形玻璃杯、刻度尺，请设计出测量小塑料块密度的实验方案。要求：
（1）写出主要实验步骤及需要测量的物理量；
（2）写出小塑料块的数学表达式ρ塑= （用已知量和测量量表示）。
解：（1）实验步骤：
①在溢水杯中装满水，圆柱形玻璃杯放在溢水口，将塑料块放入溢水杯中，塑料块漂浮在水面上，水溢出到玻璃杯中，用刻度尺测量出玻璃杯中水的高度h1；
②用细针将塑料块浸没于水中，水溢出到玻璃杯中用刻度尺测量出玻璃杯中水的高度h2；
③整理器材，写出密度表达式。
（2）设玻璃杯底面积为S，塑料块漂浮在水面上时，F浮=G塑=mg=ρ0gV排=ρ0gSh1，
故塑料块质量：m==ρ0Sh1，
塑料块体积：V=Sh2，
故塑料块的密度：ρ塑====。
4.（2024和平区三模）某校同学参加物理课外活动时，发现一个漂亮的拳头大小的空心工艺品，他们把它带到实验室，想利用如图所示的器材和足量的水测出此工艺品的质量。
要求：（1）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（2）写出工艺品质量的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
解：（1）实验步骤
①量筒中装适量水(要求木块放入可以漂浮且无水溢出量筒)，测出此时的体积V1；
②将木块缓慢放入量筒中，待木块静止后，测出此时的体积V2；
③用细线做成绳环套在细木棒上，移动绳环位置，使细木棒在水平位置上平衡，并将绳环位置固定(绳环被固定的位置即为杠杆支点位置)；
④将用细绳系好的工艺品系在细木棒支点左侧某位置，然后再将另一细绳一端系好木块，另一端做成绳环套在细木棒支点右侧某位置，并移动木块绳环的位置，使细木棒保持水平平衡;
⑤用刻度尺分别测出工艺品位置处到支点的距离为L1和挂木块绳环处到支点的距离为L2；
(2)木块静止在水面上时，水下部分的体积V下=V2-V1，漂浮时V排=V下=V2-V1，
根据漂浮条件可知：G木=F浮=ρ水gV排=ρ水g(V2-V1)，
细木棒在工艺品和木块的作用下，保持水平平衡时；根据杠杆平衡条件可得：GL1=G木L2，
所以G==,
则m==ρ水。
实验2 测电阻、电功率及其他电学实验
5.（2023西青区一模）小明手里有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是从实验室找来了一块电压表，一个滑动变阻器，一个已知阻值为R0的定值电阻，一个电源(电压保持不变)，以及若干导线和开关，请你利用上述器材设计实验，测出小灯泡正常工作时的电阻Rx阻值。要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
(3)写出Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
解：（1）题中所给器材没有电流表，则电压表和定值电阻应起到测量电流的作用，故将灯与定值电阻串联后再与滑动变阻器串联；通过开关的转换，电压表可测灯泡的电压，也可测灯泡和电阻R0的总电压，电路如图所示：
（2）实验步骤：
①断开所有开关，将滑动变阻器滑片移动到最右端；
②只闭合S1、S3，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为3.8 V；
③保持滑片的位置不变，断开S3、闭合S2，记下电压表的示数为UV；
（3）Rx的数学表达式：
在步骤③中，保持滑片位置不动，电压表测灯与定值电阻的总电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压：U0=UV-3.8 V，
由欧姆定律可得，灯的额定电流（通过定值电阻的电流）：I==，
由欧姆定律，RL的数学表达式：RL===R0。
6.（2023和平区二模）小明想测量待测电阻Rx的阻值，实验器材有：电源（电压保持不变），滑动变阻器R0，电阻箱R（电阻箱简介见“小资料”），电流表，2个开关，导线若干。请你帮助小明设计实验，要求：
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
解：（1）将待测电阻Rx、电阻箱R分别与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，如图所示：
（2）实验步骤：
①开关断开，滑动变阻器和电阻箱阻值调到最大，按照电路图连接实验电路；
②开关S1闭合、S2断开，调节滑动变阻器滑片到电流表的指针接近满偏，读出电流表的示数I；
③开关S1断开、S2闭合，滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱至电流表的示数为I，读出电阻箱的示数R1；
（3）根据等效替代法可知，待测电阻Rx的数学表达式：Rx=R1。
7.（2023河北区二模）某同学复习中用图甲所示的电路再次探究并联电路电流的规律，实验时意外发现：“当滑动变阻器滑片P向左移时，电流表A1的读数减小。”他产生了疑惑，在老师的引导下，知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻，可将它看作一个理想电源（电压U恒定，电阻为0）与一个电阻r的串联（图乙所示）。请你帮他选择适当器材，设计测量干电池电阻r的实验方案。可供选用的器材：符合实验要求的电流表一个，符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1、R2（R1≠R2），导线和开关若干，一节旧干电池。要求R1、R2在同一电路中不能同时工作。请完成：
（1）画出实验电路图；
（2）根据你设计的电路写出主要的实验步骤和需测量的物理量；
（3）写出电阻r的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
解：（1）根据并联电路电流规律和电压规律，利用提供的器材，设计电路：R1、R2并联，电流表测干路电流，如图所示：
（2）实验步骤：
①按照电路图连接电路；
②当开关S、S1闭合，S2断开时，记下电流表的示数为I1；
③当开关S、S2闭合，S1断开时，记下电流表的示数为I2；
（3）当开关S、S1闭合，S2断开时，电路中相当于电阻R1与电源的内阻r串联，因为串联电路电流相等，则U电源=I1（r+R1），
同理当开关S、S2闭合，S1断开时，电路中相当于电阻R2与电源的内阻r串联，因为串联电路电流相等，则U电源=I2（r+R2）；
则I1（r+R1）=I2（r+R2），
解得r＝。
8.（2024河北区二模）在一次物理实验活动中，老师拿出了一个密封盒。告诉同学们：里面有一个电源和一个定值电阻Rx串联（电源电压和电阻Rx的阻值均未知），在电源和电阻Rx两端各引出一根导线置于密封盒外，如图所示。老师要求同学们：“在不损坏密封盒的前提下，只连一次电路就能测出密封盒内的电阻Rx的阻值。”
实验桌上有如下器材：
一只量程适合的电流表，一个已知阻值为R0的定值电阻，一个开关，若干根导线。
要求：
（1）根据给出的器材，在图上画出完整的实验电路图；
（2）请把实验步骤补充完整，并写出需要的物理量。
a.按电路图连接好实验的电路；
b. 断开开关S，读出此时电流表的示数I1 ；
c. 闭合开关S，读出此时电流表的示数I2 。
（3）写出由上述步骤测得的物理量和已知量导出电阻Rx阻值的表达式。
解：（1）定值电阻R0与电流表、电源、定值电阻Rx串联组成电路，然后把开关并联在R0两端，如下图所示：
（2）实验步骤和需要的物理量：
a．按电路图连接好实验的电路；
b．断开开关S，读出此时电流表的示数I1；
c．闭合开关S，读出此时电流表的示数I2。
（3）因电源的电压不变，且串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由I＝可得：U＝I1（R0+Rx）＝I2Rx，
整理可得：Rx＝。
9.（2024河西区二模）物理兴趣活动课上，老师让同学们测量一个阻值约为600 Ω的电阻Rx。除了未知电阻Rx，老师还提供的器材有：两节旧干电池、一块电流表（量程0～0.6 A，分度值0.02 A）、一块电压表（量程0～3 V，分度值0.1 V）、一个铭牌标有“10 Ω 1 A”字样的滑动变阻器R1、一个铭牌标有“200 Ω 1 A”字样的滑动变阻器R2、开关及导线若干。请你合理选择器材，帮助同学们设计一个实验方案，比较精确地测出未知电阻Rx的阻值。要求：
（1）请在虚线框内画出实验电路图并标清电阻符号；
（2）写出主要的实验步骤及所需测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式。（用已知量和测量量表示）
解：（1）电路中电流过小，故不选用电流表，考虑到电压表准确程度，选与Rx阻值差不多的R2串联。
（2）实验步骤：
①按照电路图连好电路，调节滑动变阻器R2的滑片P到最大阻值处，闭合开关S，记下电压表的示数U0；
②调节滑动变阻器R2的滑片P滑到最左端，记下电压表的示数为U1；
（3）在步骤①中Rx、R2串联，电流处处相等，可得=，
所以Rx==。
10.（2024西青区一模）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R0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，如图甲所示。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Rx的两端相连，读取开关闭合时电流表的示数I1、开关断开时电流表的示数I2，经计算得知Rx的阻值。
请你解答如下问题：
（1）在图乙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Rx的数学表达式。（请注明所选择的电路，Rx表达式用已知量和测量量表示）
解：（1）将电流表、定值电阻、开关、电源可能组成的两种电路如下图所示：
第一种：第二种：
（2）若采用第一种电路，开关闭合时，被测电阻Rx与R0并联，电流表测干路中电流，开关断开时，电路中只有Rx，可得：U=（I1-I2）R0……①，
U=I2Rx ……②，
联立①②可得：Rx=·R0；
若使用第二种电路，开关闭合时，R0被短路，电路中只有Rx，当开关断开时，Rx与R0串联，则：
U=I1·Rx……③，
U=I2·（R0+Rx）……④，
联立③④解得：Rx=·R0。

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