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题型三　实验探究题
　　河北中考实验探究题共三题:1.教材重点小实验组合,主要是教材中的多个简单、易操作且相关联的小实验组合在一起考查;2.考查力学实验,考查类型一般分为测量类实验、探究类实验、观察现象类实验;3.考查电学实验,考查的方向主要是实物图连接、滑动变阻器的调节作用、故障判断、器材选择、电表读数、实验数据分析和总结实验结论等,属于易得分题,但拓展部分往往难度偏大,涉及特殊测量方法、设计电路、利用欧姆定律进行分类计算等较复杂的问题。
要想做好实验探究题,首先要具备一定的基础知识,了解实验原理、注意事项等,并且在实验的基础上适度拓展,以达到举一反三的目的,最后注意在平时的学习中对实验的易错点、难点、重点等进行总结,进而提升实验题的解题能力。
类型一　教材重点小实验组合
根据图1和图2所示实验回答下列问题。
(1)如图1所示,水沸腾后,把烧瓶从火焰上拿开,水会停止沸腾,说明水在沸腾的过程中需要　　　　
(选填“吸收”或“放出”)热量。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置,并向烧瓶浇冷水,将会观察到的现象是　　　　　　　。
(2)如图2所示,小明将装有碘的密封玻璃管放入热水中,观察到玻璃管中固态碘逐渐消失,同时出现紫色碘蒸气,这一过程中发生的物态变化是　　　　。小明将出现紫色碘蒸气的密封玻璃管从热水中取出,在室温下静置一段时间后,可观察到紫色碘蒸气逐渐消失,同时在玻璃管内壁上出现　　　　,与此过程中发生相同物态变化的实例为　　　　(选填“雾”“霜”或“露”)。
根据如图所示实验回答下列问题。
(1)科技兴趣小组的同学,想通过实验模拟正常的眼睛调节。他们选择了如下器材:蜡烛、用薄膜充入水后制成的水凸透镜(与注射器相连,可注入或抽出水来调节厚薄程度)、光屏等。如图1所示,光屏上恰好成清晰的像,其中　　　　相当于视网膜。若将蜡烛向右移动适当距离模拟眼睛看近处物体,应将适量水　　　　(选填“注入”或“抽出”)透镜,可在光屏上重新呈现清晰的像。
(2)为了研究“瓜浮李沉”现象,小明买来李子,用天平、量筒和水测量李子的密度。
①调节天平时,应先将游码移至标尺的　　　　处,然后调节平衡螺母,使天平平衡。
②用天平测量李子的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图2所示,李子的质量为　　　　g;用量筒和水测得李子的体积为40 cm3,则李子的密度为　　　　g/cm3。
根据图片,在下面的空格处填入相应的内容。
(1)甲图:下水管采用U形设计,利用的是　　　　　原理。
(2)乙图:用吸管可以把饮料吸进嘴里,说明了　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)丙图:用发声的音叉碰触乒乓球,乒乓球被弹开,说明　　　　　　　　　　　。
(2025·石家庄三模)用鸡蛋做以下实验。
(1)如图甲,夏天从冰箱中拿出的鸡蛋放置一段时间后表面会出现许多小水珠,小水珠是空气中的水蒸气　　　　(填物态变化名称)形成的。
(2)如图乙,将鸡蛋放进茶叶水中煮,剥开发现蛋白变色,这属于　　　　现象。
(3)如图丙,在瓶中放入点燃的酒精棉,用剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口,过了一会儿发现鸡蛋在　　　　
的作用下进入瓶中。
(4)如图丁,鸡蛋放在泡沫板的凹槽内,脚穿软底鞋站在鸡蛋上,鸡蛋并没有破裂,这是通过增大受力面积　　　　(选填“增大”或“减小”)脚对鸡蛋的压强。
(5)如图戊,用尺子快速水平击打杯口的硬纸片,鸡蛋由于　　　　未随纸片飞出。
(2025·廊坊安次区二模)根据以下图片,在下面的空格处填入相应的内容。
(1)用图甲所示的实验装置做“探究平面镜成像特点”实验,选择两支完全相同蜡烛的目的是　　　　　　　　　　　　　。
(2)如图乙所示,将冰块放于易拉罐中并加入适量的盐。用筷子搅拌大约半分钟,部分冰块　　　　
(选填“吸热”或“放热”)熔化,用温度计测量罐中冰与盐水混合物的温度,可以看到混合物的温度低于0 ℃。这时观察易拉罐的下部和底部,就会发现白霜,这是空气中的水蒸气　　　　(填物态变化名称)形成的。
(3)如图丙所示,将卡片扭转一定角度,松手后观察到卡片不能保持平衡,说明二力平衡时,　 。
根据图示实验回答下列问题。
(1)小明用一段铁丝做一个支架,作为转动轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动,用餐巾纸摩擦吸管使其带电。当用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近吸管时,吸管远离橡胶棒,如图1所示,说明吸管与橡胶棒带　　　　(选填“同种”或“异种”)电荷。
(2)如图2所示,把一根吸管A插入盛水的烧杯中,将另一根吸管B的管口贴靠在吸管A的上端,往吸管B中吹气,可以看到吸管A中的水面　　　　(选填“上升”或“下降”),说明气体流速越大的位置压强越　　　　。
(3)图3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初温、质量相同的空气。此装置是探究电流通过导体产生的热量与　　　　的关系,通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度变化较大,则　　　　(选填“R1”或“R2”)产生的热量较多。
如图所示的三个实验中:
(1)如图甲是探究“不同物质吸热情况”的实验,用两个完全相同的酒精灯对其加热,通过　　　　　　
反映水和沙子吸收热量的多少;实验中发现沙子升温快,因此可知　　　　的吸热能力强。
(2)如图乙研究“短路引起熔丝熔断”的实验,应将导线接在　　　　(选填“AC”或“BD”)两点间,闭合开关,造成短路,可引起熔丝熔断。
(3)如图丙“探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系”,实验中,他们将开关S从a换到b上时,调节滑动变阻器的滑片P目的是　　　　　　　;观察到大头针下端是分开的,原因是　 　。
(2025·廊坊香河县一模)请根据图1和图2所示实验,回答下列问题。
(1)如图1所示,将平面镜放在水平桌面上,用固定的绿色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光NO,然后用另一支红色激光笔向O点发出一束光AO,光AO经平面镜反射后沿OB方向射出。若人在光AO的这一侧看向AO、NO、OB三束光时,能看到三束光相互重合(即只看到一束光),说明在反射现象中,反射光线、入射光线与法线　　　　　　　　。用另一支紫色激光笔发出的光沿BO射向O点,则会看到紫色光沿　　　　方向射出。
(2)如图2所示,使导体棒沿水平方向左右运动时,灵敏电流计指针发生偏转,说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做　　　　　　运动时,电路中会产生感应电流。若保持导体棒在图中位置不动,将蹄形磁体向右移动,灵敏电流计的指针　　　　(选填“会”或“不会”)发生偏转。若想要继续探究磁场对通电导体的作用,只需把图中的灵敏电流计换成　　　　　。
类型二　力学重点实验
考向1　测量物质的密度
小明测量食用油密度的实验步骤如下:
(1)①将天平放在水平桌面上,移动游码至标尺左端的零刻度线后,指针位置如图甲所示,则应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)适当调节,直至天平平衡;
②在天平左盘中放入空烧杯,测得空烧杯的质量为33.8 g;
③将食用油倒入烧杯并放在天平左盘中,天平平衡时,右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时,食用油和烧杯的总质量为　　　　g;
④将食用油全部倒入空量筒中,测得食用油体积是30 mL;
⑤计算得出食用油的密度为　　　　　kg/m3。
(2)小华认为小明的操作中烧杯壁上有残留的食用油,产生实验误差,他调整了小明的实验操作顺序,其中更合理的是　　　　　。
A.①③④②⑤　　　　 B.①④②③⑤
(3)如图丙所示是小明同学在实验操作过程中的情况,他的错误是　　　　　　　　　。
(4)他们想出了测食用油密度的其他方法,他们利用实验台上的弹簧测力计、空饮料瓶、水、细线等物品来测量,其操作步骤是:(已知水的密度为ρ水)
①用弹簧测力计测出空饮料瓶所受的重力G1;
②在空饮料瓶中装满水,用弹簧测力计测出瓶和水所受的总重力G2;
③倒掉水,擦干饮料瓶,在瓶中装满食用油,用弹簧测力计测出瓶和食用油所受的总重力G3;
④计算食用油密度ρ=　　　　。(用已知量和测出的物理量的字母表示)
(2025·石家庄模拟)为测定某牛奶的密度,小明在实验室进行了如下实验。
(1)将托盘天平放在水平工作台上,游码移到标尺的零刻度线处,发现指针静止在图1甲所示位置,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)将装有适量牛奶的烧杯放在天平的左盘,加减砝码,天平重新平衡时右盘所加砝码和游码位置如图1乙所示,烧杯和牛奶的总质量为　　　　g;将烧杯中的部分牛奶倒入量筒,测得烧杯和剩余牛奶的质量为40.9 g。
(3)量筒内的牛奶液面如图1丙所示。可得出牛奶的密度为ρ奶=　　　　kg/m3。
(4)上述实验中,有少量牛奶溅到量筒内壁,未静置就直接读出牛奶体积,则测得牛奶的密度　　　　
(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【拓展】小明设计了另一种测牛奶密度的方案继续实验,如图2所示,请将实验过程补充完整。
①先用一个小杯子装一定量的水,放在大烧杯的水面上漂浮,沿水面的位置在小杯子侧壁标记为A。再将小杯子中的水全部倒入量筒,测得体积为V1。
②再向该小杯子倒入少量牛奶,放在大烧杯的水面上漂浮,接着用滴管滴入牛奶,直至　　　　　　,再将小杯子中的牛奶全部倒入量筒,测得体积为V2。
③牛奶的密度为ρ奶=　　　　(用ρ水、V1、V2表示)。
如图是小红测量液体密度的实验装置。
(1)将天平放在　　　　工作台上,调节天平平衡后才发现游码未归零,将游码重新归零后,应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节,才能使天平再次平衡。
(2)调好天平后,小红利用石块(石块不吸水)测量未知液体的密度,石块密度为2.7 g/cm3。
①将石块放在天平的左盘,向右盘中加减砝码并移动游码后,天平再次平衡,右盘砝码和游码位置如图甲所示,石块的质量为　　　　g;
②如图乙所示,将石块轻轻放入装有适量液体的烧杯中,再用天平称量m乙=90 g,在液面处标记H;
③将石块取出,添加该液体至标记H处,用天平测得质量为m丙=81 g,如图丙所示,则该液体的密度为　　　　kg/m3,石块取出时会沾有液体,这会使所测液体密度　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【拓展】小红还想用台秤、烧杯和细线测量未知圆柱体金属块的密度,测量步骤如图丁所示(细线体积忽略不计):
①用台秤测出圆柱体金属块的质量为m;
②将圆柱体金属块一半浸入水中,记下台秤的示数为m1,将其全部浸入水中,记下台秤的示数为m2;
③则圆柱体金属块的密度ρ=　　　　(用m、m1、m2、ρ水四个物理量表示)。
如图,小明在“测量某矿石密度”的实验中。
(1)把天平放在水平桌面上,游码移至标尺零刻度线处,指针位置如图甲所示,此时应将天平右侧的平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节。
(2)在用已调节好的天平测矿石质量时,通过增、减最小砝码后,发现指针所指位置如图甲所示,这时他应该　　　　。
A.将游码向右移动直至横梁重新水平平衡
B.将右端平衡螺母向左旋进一些
C.把天平右盘的砝码减少一些
D.将右端平衡螺母向右旋出一些
(3)待天平再次平衡时,右盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则矿石的质量是　　g。
(4)在量筒中倒入适量水,再将矿石放入其中,静止时水面情况如图丙所示,则该矿石的密度是
　　　　kg/m3。
(5)小明整理器材时发现天平的砝码严重磨损,则他测出来的矿石的密度比真实值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(6)小红同学想利用弹簧测力计测量另一金属块的密度,当她用弹簧测力计测量该金属块的重力时,发现已超过弹簧测力计的测量范围,于是她设计了如图丁所示的装置去测量。图中OA∶AB=1∶2。她的实验步骤如下:
a.用细绳把金属块悬挂于A点,用弹簧测力计在B点作用一个竖直向上的力,使杠杆OAB在水平位置静止,金属块静止在空中,读出弹簧测力计此时的读数F1;
b.向容器中加适量的水,水能浸没金属块但又没有水溢出,待杆在水平位置重新平衡后,再读出弹簧测力计此时的读数F2;
c.若杠杆OAB质量不计,则被测金属块密度的表达式:ρ金=　　　　。(水的密度表示为ρ水)
考向2　探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
如图1是探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验,放置在水平桌面上的物体A是一个长木板,木板表面铺有材质相同的砂纸,但Ⅰ号砂纸和Ⅱ号砂纸的粗糙程度不同,物体B是一长方体木块,物体C是一个金属块。
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计　　　　拉动木块B。
(2)在探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关时,图1中的实验是通过　　　　两图的过程来实现这一目的;分析甲、乙两图可知滑动摩擦力的大小与　　　　有关。
(3)本实验操作上可能会遇到若干困难,请你写出一种:　　　　　　　　　　　　　。
(4)小明设计了如图2中丁所示的装置来验证滑动摩擦力的大小是否与速度有关,定滑轮摩擦忽略不计,启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面静止;减小传送带的速度,当弹簧测力计的示数再次稳定后,小明发现弹簧测力计的示数　　　　(选填“变小”“不变”或“变大”)。
【拓展】小明还想比较相同材料的新、旧两双运动鞋鞋底的粗糙程度(新鞋重为4 N,旧鞋重为5 N)。如图2中戊所示,他用弹簧测力计沿水平方向拉鞋子在同一水平面上做匀速直线运动,结合图中信息　　　　(选填“能”或“不能”)判断出新鞋鞋底更粗糙。
考向3　探究液体压强与哪些因素有关
(2025·唐山古冶区二模)小华利用实验室里的液体压强计做“探究液体压强规律”的实验,如图甲所示。
(1)液体压强计　　　　(选填“属于”或“不属于”)连通器。
(2)实验前,小华用手指轻按液体压强计的橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度差几乎不变,则该装置存在的问题是　　　　　　。
(3)调整好装置后,小华进行实验,并将实验过程中得到的数据记录如下表:
序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 水 5 朝上 5.0
2 水 5 朝下 5.0
3 水 5 朝侧面 5.0
4 水 10 朝侧面 10.0
5 水 15 朝侧面 15.0
6 盐水 15 朝侧面 16.8
①比较序号为　　　　的三组数据,可得出结论:同种液体,深度相同时,液体内部向各个方向的压强相等;
②比较序号为3、4、5三组数据,可得出结论:在同种液体中,液体的深度越大,液体的压强越　　　　;
③比较序号为5、6两组数据,可得出结论:在同一深度,　　　　　　　　　　　。
【拓展】完成实验后,小华设计了测量盐水密度的方案,如图乙所示。实验步骤如下:
a.用细线将橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水;
b.在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜水平,用刻度尺测出管内水面到下管口的距离h1=11 cm,盐水面到下管口的距离h2=10 cm;
c.盐水的密度为ρ盐水=　　　　kg/m3。
(2025·石家庄正定县二模)探究影响液体内部压强大小的因素时,同学们设计了以下多种实验。
(1)如图甲所示,实验前用手指轻轻按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置　　　　
(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)橡皮膜在同种液体、同一深度处时,为了使U形管内左右液面高度差增大一点,可以采取的措施是　　　　。
A.改用内径更细的U形管
B.U形管中换用密度更大的液体
C.U形管中换用密度更小的液体
(3)由图乙、丙现象可得出结论:　　　　　　　　　　　　　;保持图丙中金属盒的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀后(液体未溢出),U形管两侧的液面的高度差将会　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如图丁所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时,U形管内液面较高的是
　　　　(选填“a”或“b”)侧。
【拓展】如图戊、己所示,盛有水的薄壁圆柱形容器和实心金属小球置于水平桌面上,容器足够高。小明把小球浸没在容器的水中,小球放入前后,水对容器底部的压强p水和容器对水平桌面的压强p容如下表所示,则小球的密度ρ球为　　　　kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
项目 放入前 放入后
p水/Pa 2 940 3 430
p容/Pa 3 340 4 320
考向4　探究浮力大小与哪些因素有关
小明在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:弹簧测力计、实心圆柱体铜块、相同的大烧杯若干、水、密度未知的某种液体、细线等。
(1)在测量前,应将弹簧测力计在竖直方向上进行　　　　。
(2)小明按如图所示的实验顺序进行了探究,图C中实心铜块所受的浮力为　　　　N。
(3)分析图A、B、C、D、E所示的实验,可以得出结论:物体所受浮力大小与　　　　　　　有关。
(4)分析　　　　三个图的实验可得出结论:物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(5)用实验中测得的数据可计算出实心铜块的密度为　　　　kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
【拓展】小明完成实验后认为,弹簧测力计和此铜块可以作为一个液体密度测量仪,当铜块浸没在某种液体中时受到的浮力为F1,铜块浸没在水中时受到的浮力为F2,该液体的密度ρ液=　　　　
(请用水的密度ρ水、F1、F2表示)。
考向5　探究杠杆的平衡条件
(2025·保定莲池区一模)小明在“探究杠杆的平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的0.5 N重的钩码若干个。已知杠杆上每个小格长度为5 cm。
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下倾,则应将左端的平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆　　　　对平衡的影响。
(2)小明所在实验小组完成某次操作后,实验现象如图乙所示,他们记录的数据为动力F1=1.5 N,动力臂l1=0.1 m,阻力F2=1 N,则阻力臂l2=　　　　m。
(3)甲同学测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论,乙同学认为他的做法不合理,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,做了如图丙的实验,此实验　　　　(选填“能”或“不能”)说明该结论是错误的。图丙实验中,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂　　　　(选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂。
类型三　电学重点实验
考向1　探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点
小明设计了如图甲所示的电路探究并联电路中电流的规律,电源电压为3 V。
(1)图乙为小明连接的实物图,则电流表测量的是图甲中　　　　点的电流。小明试触开关,发现两只灯泡不发光,电流表指针大角度偏转,小明把灯泡L1取下,发现灯泡L2正常工作,则故障可能是　　　　　　　。
(2)排除故障后,闭合开关,电流表指针偏转如图丙所示,其示数为　　　　A。
(3)在图乙中只需移动一根导线就能测量通过L1的电流,请你在这根导线上打“×”并用笔画线代替导线将电路正确连接。
(4)小明收集到的实验数据如表一所示(灯泡有a、b、c、d四种规格)。
表一
组别 L1规格 L2规格 IA/A IB/A IC/A
1 a a 0.52 0.26 0.26
2 b b 0.44 0.22 0.22
3 a b 0.48 0.26 0.22
分析表中数据,小明得出结论:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。小明在完成第1、2组实验后,又进行了第3组实验,这样操作的目的是　　　　　　　　　。
(5)得出结论后,小明用b、c和d规格的灯泡继续进行实验,得到A点电流如表二所示,则d种规格灯泡在实验中的实际电功率为　　　　W。
表二
组别 L1规格 L2规格 IA/A
4 b c 0.5
5 c d 0.48
【拓展】完成实验后,小红用两个定值电阻R0、R1分别替换图甲中的L1和L2,用一可调电压电源替换原来的电池组(未画出),如图丁所示。在保证电路安全的情况下,小红用电流表分别测量A、B、C三点的电流,发现电流表的指针有一次满偏,还有一次偏转的角度为满偏的三分之二,已知通过C点的电流大于通过B点的电流,则所有符合上述要求的情况中,通过C点的电流的最大值与最小值之比为　　　　。
(2025·涿州一模)同学们合作进行“探究串联电路的电压特点”的实验,设计了如图1所示电路图,并连接了相应的实物电路,如图2所示,已知电源电压恒为6 V。
(1)在连接的实物电路中有一处错误,无法完成实验,连接错误的导线是　　　　(选填“a”“b”或“c”)。
(2)正确连接后,闭合开关,发现电流表和电压表V2都没示数,电压表V1有示数,电路中只有一处故障,电路故障可能是　　　　;更换器材后继续实验,根据测得的实验数据,绘制了图3。
①根据探究目的分析图3中的甲、乙两图线,得出的结论是 　 。
②由图3可知,定值电阻R1阻值为　　　　Ω。
(3)兴趣小组的同学们还想由此电路探究电流与电阻的关系,可供选择的定值电阻的阻值为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω。
①电路连接正确后,先用5 Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表V1示数为2 V,读出了电流表的示数;再将5 Ω的定值电阻换成10 Ω的定值电阻后,应向　　　　移动滑片直至电压表V1示数为2 V,并记录电流表的示数。
②当接入25 Ω定值电阻时,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,为完成整个实验,同学们可以换用哪种规格的滑动变阻器进行实验　　　　。
A.50 Ω　1.0 A B.30 Ω　1.0 A
C.200 Ω　0.2 A
【拓展】5 Ω的定值电阻更换为10 Ω时,滑动变阻器的阻值变化量与定值电阻阻值变化量之比为　　　　。
考向2　探究电流与电压、电阻的关系
在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中,兴趣小组设计了如图1所示的电路,其中R为定值电阻,R'为滑动变阻器。
(1)请你用笔画线代替导线将电路补充完整,要求滑片P右移时滑动变阻器电阻变大。
(2)连接电路时开关应处于　　　　(选填“断开”或“闭合”)状态。闭合开关S后,调节滑动变阻器R'的滑片,得到多组数据。在分析数据的基础上得出正确结论。
实验数据记录如表所示:
表1　U=3 V
实验序号 R/Ω I/A
1 5 0.6
2 10 0.3
3 20 0.15
表2　R=20 Ω
实验序号 U/V I/A
1 2 0.1
2 4 0.2
3 6 0.3
(3)分析表1数据,可以得出的结论是:　　　　　　　　　　　　　　　　。
分析表2数据,可以得出的结论是: 　 。
(4)在完成上述实验后,我们注意到另一组同学未能按时完成,于是大家团结协作,共同帮助他们查找原因,并顺利完成了实验。请将实验内容补充完整:
①将5 Ω电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.5 V,记录电流表示数;
②将5 Ω电阻换成10 Ω电阻,闭合开关后发现电压表示数大于1.5 V,应将滑动变阻器的滑片向
　　　　(选填“左”或“右”)移动,当观察到电压表示数为1.5 V时,记录电流表示数;
③将10 Ω电阻换成15 Ω电阻,闭合开关后发现:当滑动变阻器的滑片移动到最右端时,电流表和电压表的示数如图2所示。出现上述情况的原因可能是　　　　。
A.滑动变阻器最大阻值太大
B.滑动变阻器最大阻值太小
C.滑动变阻器断路
D.定值电阻短路
【拓展】数学中正比例函数y=kx的图像,其中k叫作图像的斜率。在物理学中,正比例函数关系的图像中斜率往往具有一定的实际意义。例如匀速直线运动的s-t图像,其斜率表示速度。在本次实验中,如果把I-R图像转化为I-图像,则其斜率表示　　　　。
(2025·邯郸永年区模拟)物理社团活动时,小石同学利用下面的器材探究电流与电阻的关系。电源电压恒为3 V。
(1)如图甲是小石连接的实物电路,请你用笔画线代替导线,完成电路连接。(向左移动滑片,电路中电流变大)
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P移动到最　　　　(选填“左”或“右”)端,起保护电路的作用。
(3)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,则故障是　　　　　　　　　　。
(4)排除故障后,小石同学先用一个定值电阻R进行实验,调节滑动变阻器,使电压表示数为2 V,记录此时R和电流I的值;当R的电阻由5 Ω更换为10 Ω时,闭合开关后,滑动变阻器的滑片应向
　　　　(选填“左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是　　　　Ω。
【拓展】实验结束后,小石同学继续分析,研究并绘制了实验过程中电流与定值电阻、电流与滑动变阻器,电流与总电阻之间的图像,如图乙,其中反映电流与总电阻关系的是　　　　(选填“a”“b”或“c”),图中阴影部分面积表示的物理含义是　　　　　　　　　。
考向3　伏安法测电阻
小明同学用伏安法测量定值电阻Rx的阻值,进行了如下实验。
数据序号 1 2 3
电压U/V 1.2 1.8 2.4
电流I/A 0.10 0.14 0.20
(1)他连接了如图甲所示的电路,接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的导线。
(2)连接电路时,开关应处于　　　　状态;电路连接正确后,闭合开关,发现电流表几乎没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是　　　　　。排除故障后,他按正确步骤进行了3次实验,记录数据如表所示,此定值电阻Rx的阻值为　　 Ω
(结果保留1位小数)。
(3)小明根据实验数据绘制出Rx的I-U图像,如图乙中a所示。根据图像a可得通过Rx的电流与其两端电压成　　　　比。
(4)小明将定值电阻换成小灯泡,绘制出小灯泡的I-U图像如图乙中b所示,则图中三点电阻RA、RB、RC由小到大为　　　　。
【拓展】小明想用电路图丙测铭牌模糊不清的滑动变阻器R的最大阻值。已知电流表的测量范围是0~0.6 A,电源电压恒定且满足2.4 V≤U≤3 V,但具体数值未知,定值电阻阻值已知且为R0,为保证顺利测量,则R0至少为　　　　Ω。
实验室里有阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω三个定值电阻,但上面的标识模糊不清,小华设计了以下实验进行区分。器材有:学生电源(电压可调节)、电压表(0~3 V)、电流表(0~0.6 A)、滑动变阻器(20 Ω,1.5 A)、开关,导线若干。
(1)小华连接的部分电路如图甲所示,请用笔画线代替导线将电路补充完整(导线不能交叉)。
(2)连接电路过程中,开关要处于　　　　状态。
(3)电源调节到适当电压,小华将其中一个电阻R1接入电路后,试触时发现电压表和电流表指针均不偏转。为查找故障,闭合开关,保持导线ab的a端不动,将b端依次接到A、B和C接线柱,电压表的指针均偏转,电流表指针均不偏转。若电路中只有一处故障,则发生的故障是　　　　　　。
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时,电压表和电流表的示数如图乙所示。继续改变滑片位置多次测量,并记录实验数据。
(5)小华将另一个电阻R2接入图甲电路中进行测量,根据实验数据,画出了R1、R2的I-U关系图像,如图丙所示。由图像可知R2=　　　　Ω。
(6)小华想不使用电压表来测量未知电阻R3的阻值,于是设计了另一种方案,电路如图丁所示,定值电阻R2阻值已知,电源电压未知且不变。测量步骤如下:
①闭合开关S1,断开开关S2,记下电流表的示数为I1;
②　　　　　　　,记下电流表示数为I2;
③未知电阻R3=　　　　(用已知量R2和测出的物理量I1、I2表示)。
【拓展】小宁要用本实验器材来探究电流与电阻的关系,实验中电源电压保持不变,打算控制定值电阻两端电压为2 V,电源电压有1 V、3 V、5 V、7 V可调,则他选用的电源电压可能是　　　　V。
(2025·石家庄模拟)如图1所示为测量电阻Rx的实验电路。电源电压为6 V保持不变,三种滑动变阻器的规格分别为R1“20 Ω　1 A”、R2“30 Ω　2 A”、R3“50 Ω　1 A”。
(1)请在图1中用笔画线代替导线将实验电路连接完整(要求滑片向左移动电流表示数变小)。
(2)连接完成后,闭合开关,发现电流表有示数,而电压表示数为零,两电表均完好,产生这一现象的原因可能是　　　　　。
(3)排除故障后继续实验,记录的实验数据见下表。
实验序号 1 2 3 4 5
U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
分析数据可知,滑动变阻器的滑片不断向　　　　(选填“A”或“B”)移动,得出电阻Rx=　　　　Ω。
(4)该实验所选滑动变阻器的规格是　　　　　　　。
【拓展】为测出小灯泡正常发光时的电阻RL,小明设计如图2所示的电路继续实验。小灯泡的额定电压为2.5 V,定值电阻R0阻值已知。操作如下:
①闭合S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5 V。
②保持滑片位置不变,　　　　　　　　　(填写开关通断情况),记录电压表示数为U1。
③小灯泡正常发光时的电阻RL=　　　　　(用R0、U1和已知量表示)。
考向4　电功率的测量
晓丹学习了电功率的知识后,在家中找来了一个标有额定电压为“6 V”的小灯泡,为了测定该小灯泡的额定功率,她在学校的实验室找到了相关器材,并进行了如下实验,已知电源电压恒为
10 V。
(1)图甲是晓丹实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)电路连接正确后,晓丹同学闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则电路的故障可能是　　　　　。
(3)故障排除后,若滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为4.5 V,为测量小灯泡的额定功率,则应将滑片向　　　　(选填“左”或“右”)端移动。
(4)经过多次测量,晓丹根据测量的数据,绘制了小灯泡的I-U图像,如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为　　　　W。
(5)晓丹通过实验发现灯丝电阻随温度的升高而变大。当小灯泡的实际电流为额定电流一半时,其实际功率为P1;当实际电压为额定电压一半时,其实际功率为P2,则P1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)P2。
(6)另一名同学设计了如图丙所示电路,来测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率。电源电压未知、电阻的阻值为R0,请你将实验步骤补充完整。
①只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表V1的示数为U1;
②断开开关S1,将滑动变阻器滑片移至最右端后闭合开关S2,再次调节滑片,直到电压表V1的示数为　　　　　,此时小灯泡正常发光,电压表V2的示数为U2;
③小灯泡额定功率的表达式是P额=　　　　(用字母R0、U额、U1、U2表示)。
(2025·承德隆化县模拟)小明在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材有:电压恒为6 V的电源一个、小灯泡(额定电压为2.5 V)、电压表、电流表、规格不同的滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
(1)如图甲是小明连接的部分电路,请用笔画线代替导线将电路补充完整。
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,电压表有示数且保持不变,电流表始终无示数,则故障原因可能是　 。
(3)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某位置,电压表示数如图乙所示,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片向　　　　(选填“左”或“右”)端移动。
(4)小明根据记录的多组I、U数据,绘制出小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率为　　　　W。
(5)测出小灯泡的额定功率后,小明又把小灯泡两端的电压调为其额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,此时它的实际功率　　　　(选填“大于”或“小于”)P额。
【拓展】小虎用如图丁所示的电路测量小灯泡正常发光时的电阻,所用器材:额定电流为0.3 A的小灯泡、电池组(三节干电池串联,电压为4.5 V),电流表一块、滑动变阻器(15 Ω　2 A)、定值电阻(R0=5 Ω)、开关和导线若干。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电流表的示数为　　　　A。
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电流表的示数为0.45 A。
③小灯泡正常工作时的电阻为　　　　Ω。
【详解答案】
题型训练
类型一　教材重点小实验组合
1.(1)吸收　烧瓶内水重新沸腾
(2)升华　固态碘颗粒　霜
解析:(1)水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,水不能继续吸收热量,水会停止沸腾,说明沸腾需要吸热。迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置并向烧瓶浇冷水,烧瓶内的水蒸气遇冷的烧瓶壁液化变成小水珠,瓶内的气压减小,水的沸点降低,可以观察到烧瓶内的水再次沸腾。(2)固态碘逐渐消失,紫色的碘蒸气出现,物质从固态到气态发生的物态变化叫作升华。室温下静置一段时间后,可观察到紫色碘蒸气逐渐消失,碘蒸气遇冷由气态直接变成固态,玻璃管内壁上会出现固态碘颗粒,属于凝华现象;霜是空气中的水蒸气遇冷直接变成固态小冰晶形成的,属于凝华现象,所以霜与出现固态碘颗粒的物态变化相同。
2.(1)光屏　注入
(2)①零刻度线　②44　1.1
解析:(1)根据眼睛的构造,水凸透镜相当于人眼球中的晶状体,光屏相当于人眼球中的视网膜。向右移动蜡烛,即此时的物距变小,像距应该变大,若保持光屏和透镜位置不变,仍使得像成在光屏上,即需要让凸透镜的会聚能力增强,即需要让凸透镜变厚,故应该将水注入透镜。(2)①在调节天平平衡时,应先将游码移至标尺左端的零刻度线处,然后通过调节平衡螺母使天平的横梁在水平位置平衡。②右盘中的砝码总质量为20 g+20 g=40 g,标尺上游码对应的示数为4 g,因此,李子的质量m为砝码总质量与游码示数之和,即m=40 g+4 g=44 g,已知李子的体积V=40 cm3,李子的密度为ρ==1.1 g/cm3。
3.(1)连通器　(2)大气压的存在
(3)声音是由物体振动产生的
解析:(1)下水管采用U形设计,上端开口,底部互相连通,利用的是连通器原理。(2)用吸管可以把饮料吸进嘴里,是外面的大气压将饮料压上去的,说明大气压的存在。(3)用发声的音叉碰触乒乓球,乒乓球被弹开,说明声音是由物体振动产生的。
4.(1)液化　(2)扩散　(3)大气压
(4)减小　(5)惯性
5.(1)比较像与物的大小关系
(2)吸热　凝华
(3)两个力必须作用在同一直线上
6.(1)同种　(2)上升　小
(3)电流大小　R1
解析:(1)当用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近吸管时,吸管远离橡胶棒,说明吸管与橡胶棒带同种电荷。(2)把一根吸管A插入盛水的烧杯中,将另一根吸管B的管口贴靠在吸管A的上端,往吸管B中吹气,根据流体流速越大的位置压强越小,可以看到吸管A中的水面上升。(3)R1和R2的阻值相同,将右侧容器外部的电阻丝R3和R2并联,再接入原电路,使通过R1的电流与通过R2的电流不同,可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系,通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度变化较大,则R1产生的热量较多。
7.(1)加热时间的长短　水　(2)BD
(3)使电流保持不变　大头针被磁化后,拥有磁性和磁极,被吸引的大头针下端都是相同的磁极,同名磁极互相排斥
解析:(1)由题意知,用两个完全相同的酒精灯进行加热,相同的加热时间酒精灯放出的热量相同,因此相同时间内水和沙子吸收的热量相同,实验中可以使水和沙子升高相同的温度,比较加热时间的长短,加热时间越长,吸收的热量越多。该实验中,根据控制变量法可知,水和沙子的质量相同,实验中加热相同的时间,发现沙子升温快,由c=可知,水的比热容较大,因此水的吸热能力强。(2)短路是指电源两极不经过用电器直接连通的电路。研究“短路引起熔丝熔断”的实验,应将导线接在小灯泡的两端,即BD两点间,小灯泡被短路,电路中没有用电器,导线直接将电源两极相连。闭合开关,造成短路,电路中电流过大,可引起熔丝熔断。(3)探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时,应控制电流相同,改变线圈匝数。实验中,他们将开关S从a换到b上时,接入电路中的线圈匝数变少,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数不变,此时调节滑动变阻器目的是使电流保持不变。大头针被磁化后,拥有磁性和磁极,被吸引的大头针下端都是相同的磁极,同名磁极互相排斥,所以被吸引的大头针下端是分散的。
8.(1)在同一平面内　OA
(2)切割磁感线　会　电源
类型二　力学重点实验
1.(1)①左　③60.8　⑤0.9×103　(2)A
(3)测量过程中调节平衡螺母
(4)④ρ水
解析:(1)①使用天平之前,首先把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻线处,指针偏向分度盘的右侧,则平衡螺母应向左调节,直到指针指在分度盘中央。③由题图乙知,标尺的分度值为0.2 g,游码对应示数为0.8 g,烧杯和食用油的总质量:m1=50 g+10 g+0.8 g=60.8 g。⑤量筒中食用油的质量为m=m1-m0=60.8 g-33.8 g=27 g,食用油体积是V=30 mL=30 cm3,根据密度公式,食用油的密度ρ==0.9 g/cm3=0.9×103 kg/m3。(2)由于烧杯中的食用油不能全部倒入量筒中,烧杯上有残留的食用油,导致食用油的体积测量值偏小,根据ρ=得,食用油的密度测量值偏大;为了避免产生误差,更合理的步骤为①③④②⑤。(3)称量前,在调节天平的横梁平衡时,调节天平的平衡螺母,称量过程中绝对不能调节平衡螺母,只能通过加减砝码或移动游码使天平重新平衡,小明同学在实验操作过程中的错误是测量过程中调节平衡螺母。(4)④由①②可得,在空饮料瓶中装满水时,水的质量m水=,水的体积V水=,由①③可得,在空饮料瓶中装满食用油时,食用油的质量m油=,装食用油和装水用的是同一个空饮料瓶,都装满时,食用油的体积等于水的体积,即V油=V水,食用油的密度ρ=ρ水。
2.(1)右　(2)72.4　(3)1.05×103
(4)大于　【拓展】②水面的位置在小杯子侧壁标记A处　③
解析:(1)将托盘天平放在水平工作台上,游码移到标尺的零刻度线处,发现指针左偏,应将平衡螺母向右调节,使指针指在分度盘的中央。(2)标尺的分度值为0.2 g,游码在标尺上对应的示数为2.4 g,烧杯和牛奶的总质量为:m1=50 g+20 g+2.4 g=72.4 g。(3)将烧杯中的部分牛奶倒入量筒,测得烧杯和剩余牛奶的质量为40.9 g,则量筒中牛奶的质量为m=72.4 g-40.9 g=31.5 g,量筒内的牛奶体积为V=30 mL=30 cm3,可得出牛奶的密度为:ρ奶==1.05 g/cm3=1.05×103 kg/m3。(4)上述实验中,有少量牛奶溅到量筒内壁,未静置就直接读出牛奶体积,则测得牛奶的体积偏小,由密度公式可知,测量的密度大于真实值。【拓展】①先用一个小杯子装一定量的水,放在大烧杯的水面上漂浮,沿水面的位置在小杯子侧壁标记为A。再将小杯子中的水全部倒入量筒,测得体积为V1,则水的质量为m水=ρ水V1。②再向该小杯子倒入少量牛奶,放在大烧杯的水面上漂浮,接着用滴管滴入牛奶,直至水面的位置在小杯子侧壁标记A处,由等效替代法可知,牛奶的质量等于水的质量,即m奶=m水,再将小杯子中的牛奶全部倒入量筒,测得体积为V2;③牛奶的密度为:ρ奶=。
3.(1)水平　右　(2)①27　③1.8×103　无影响　【拓展】③ρ水
解析:(1)天平使用时应放在水平台面上;将游码重新归零后,左盘质量偏大,指针将偏左,因此,将游码调到标尺的零刻度线处后,再将平衡螺母向右调节,天平横梁才能平衡。(2)①由图甲知,石块的质量m石=20 g+5 g+2 g=27 g;③因为添加该液体至标记H处,所以添加的液体体积与石块的体积相等,所以V液=V石==10 cm3,由①②可得适量液体和烧杯总质量m=m乙-m石=90 g-27 g=63 g,再由③可得添加的液体质量m液=m丙-m=81 g-63 g=18 g,则该液体的密度ρ液==1.8 g/cm3=1.8×103 kg/m3;取出石块时石块上沾有液体,再添加该液体至标记H处,不影响添加的液体的质量的测量,所以液体的密度测量准确,即对液体密度测量值无影响。
【拓展】③由题意可知,圆柱体金属块一半浸入水中时与将其全部浸入水中时的质量变化为m2-m1,刚好为圆柱体金属块浸没时排开水质量的一半,即浸没时排开水的质量为:m排=2(m2-m1)=ρ水V排,所以V金属=V排=,则圆柱体金属块的密度为:ρ=ρ水。
4.(1)右　(2)A　(3)72　(4)7.2×103　(5)偏大　(6)c.ρ水
解析:(1)调节天平时,先将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端零刻度线处,由图甲可知,指针偏向分度盘的左侧,为使天平平衡,应向右调节平衡螺母。(2)称量时,发现指针指在分度盘中央刻度线的左边一点,说明左边重,左边放的是物体,则应向右盘里加砝码或向右移动游码;由题知,增、减砝码均不能使横梁平衡,所以应向右移动游码,相当于向右盘中增加了一个更小的砝码;称量时是不能调节平衡螺母的。故B、C、D错误,A正确。
如图乙所示,标尺的分度值是0.2 g,矿石的质量:m=50 g+20 g+2 g=72 g。(4)图丙中矿石的体积V=V总-V水=
30 mL-20 mL=10 mL=10 cm3,矿石的密度ρ==7.2 g/cm3=7.2×103 kg/m3。(5)天平的砝码严重磨损了,使用砝码测量矿石质量时,导致质量测量值偏大,由ρ=知,测量的矿石的密度比真实值偏大。(6)a.容器中加水前,根据杠杆平衡条件得,F1×OB=G×OA,因为OA∶AB=1∶2,即OA∶OB=1∶3,所以,金属块的重力G=3F1,金属块的质量m金=;b.容器中加水后,金属块受到浮力作用,再次利用杠杆平衡条件得,F2×OB=(G-F浮)×OA,因为OA∶OB=1∶3,所以F浮=G-3F2,由阿基米德原理得,金属块排开水的体积V排=,由于金属块浸没在水中,所以金属块的体积V金=V排=;c.金属块的密度ρ金=ρ水。
5.(1)匀速直线　(2)甲、丙　压力大小
(3)难于控制木块做匀速直线运动
(4)不变　【拓展】能
解析:(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡条件可知,拉力大小等于滑动摩擦力的大小。(2)要探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关时,需使压力大小相同,改变接触面粗糙程度,甲、丙两图符合题意;分析甲、乙两图可知,接触面粗糙程度相同,而压力大小不同,故可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。(3)实验中很难保持弹簧测力计示数的稳定,原因是难于控制木块做匀速直线运动。(4)启动传送带,当弹簧测力计的示数稳定后,木块相对于地面处于静止状态,此时弹簧测力计(绳子)对木块的拉力(水平向右)与木块所受滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,减小传送带的速度,当弹簧测力计的示数稳定后,由于压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,所以弹簧测力计示数不变。【拓展】根据题意可知新鞋的压力比旧鞋小,但是测量的摩擦力却比旧鞋大,所以可得出新鞋鞋底较粗糙。
6.(1)不属于　(2)压强计漏气
(3)①1、2、3　②大　③液体密度越大,液体压强越大　【拓展】c.1.1×103
解析:(1)U形管的一端不开口,故组装完好的压强计中的U形管不属于连通器,压强计U形管两边的液面应该相平。(2)用手指轻按压强计的橡皮膜,发现U形管两边液柱的高度差几乎不变,则压强计漏气。(3)①研究同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强大小关系时,控制液体密度和深度相同,改变橡皮膜的朝向,表中数据1、2、3符合要求;由表中数据可以看出同种液体同一深度时,U形管两侧的高度差都相等,由此得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等;②从表中数据3、4、5可以看出,同种液体,密度相同,深度不同,且随着深度的增加,U形管两侧的高度差逐渐增大,由此得出的结论是:在同种液体中,液体的深度越大,液体的压强越大;③比较序号为5、6两组数据,可得出液体密度不同,橡皮膜的朝向相同,液体深度相同,液体密度大,液体压强大,故可得出结论:在同一深度,液体密度越大,液体压强越大。【拓展】c.橡皮膜水平时,盐水产生的向上的压强和水产生的向下的压强相等,所以,p盐水=p水,ρ盐水gh2=ρ水gh1,盐水的密度:ρ盐水=ρ水=×1.0×103 kg/m3=1.1×103 kg/m3。
7.(1)不漏气　(2)C　(3)深度相同时,液体密度越大,压强越大　变大　(4)a　【拓展】2×103
解析:(1)使用压强计前,用手指轻压橡皮膜时,发现U形管液面升降灵活,说明该装置不漏气。(2)根据p=ρgh,橡皮膜在同种液体、同一深度处时,即在受到的压强相同的情况下,为了使U形管内左右液面高度差增大一点,可以在U形管中换用密度更小的液体,故选C。(3)分析乙、丙两图,发现在同一深度,金属盒放入盐水中的U形管两侧的液面高度差较大,液体压强越大,可得出结论:深度相同时,液体密度越大,压强越大;保持图丙中金属盒的位置不变,并将一杯清水倒入烧杯中搅匀后(液体未溢出),金属盒所处的深度变大,液体的密度变小,根据p=可知容器底部所受液体压强变大,根据p=ρgh可知探头以下部分液体压强变小,则探头以上部分液体压强变大,U形管两侧的液面的高度差将变大。(4)流体中流速大的位置压强小,图丙中橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当向玻璃管中吹气时,U形管内左侧上方空气流速变大,压强变小,液面较高的是a侧。【拓展】设容器底面积为S容,小球排开水的体积:V球=V排=,小球的质量:m球=,则小球的密度ρ球=×ρ水=×1.0×103 kg/m3=2×103 kg/m3。
8.(1)调零　(2)0.2　(3)排开液体的体积
(4)A、E、F　(5)9×103　【拓展】ρ水
解析:(1)使用弹簧测力计测量重力前,应将弹簧测力计在竖直方向调零。(2)由图A可知,实心铜块所受重力G=2.7 N,图C中实心铜块受到的浮力F浮C=G-FC=2.7 N-2.5 N=0.2 N。(3)通过分析图A、B、C、D、E所示的实验中的数据可知,铜块在水中排开液体的体积不同时,弹簧测力计的示数不同,可知受到的浮力也不同,故浮力的大小与排开液体体积有关。(4)由图A、E、F所示的实验数据可知,铜块浸没在水中和某种液体中受到的浮力不同,故浮力的大小与液体密度有关。(5)铜块浸没在水中受到的浮力F浮力D=G-FD=2.7 N-2.4 N=0.3 N,由阿基米德原理可得排开液体的体积V排===0.3×10-4 m3,铜块的体积V=V排=0.3×10-4 m3,铜块的密度ρ铜块==9×103 kg/m3;【拓展】铜块浸没在某液体中和浸没在水中排开液体的体积相同,由阿基米德原理得:,ρ液=ρ水=ρ水。
9.(1)右　自重　(2)0.15　(3)一组实验数据太少,具有偶然性　(4)能　等于
解析:(1)调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向右调节,使杠杆在水平位置平衡;力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;(2)l2=3×0.05 m=0.15 m。(3)只由一次实验得出杠杆平衡的条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂,这种结论很具有偶然性,不合理。要进行多次实验,总结杠杆平衡条件。(4)当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时,看实验结论是否成立,所以利用图丙进行验证。杠杆平衡条件为:F1l1=F2l2。由杠杆平衡条件得:4×0.5 N×3×5 cm=3 N××4×5 cm,杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂。
类型三　电学重点实验
1.(1)A　L1短路　(2)0.52
(3)如图所示:
(4)避免偶然性,得到普遍规律　(5)0.6
【拓展】13∶2
解析:(1)由图乙知,电流经过电流表后分支,分支后分别流过L1和L2,所以电流表测的是干路电流,即为A点的电流。由图甲知,L1和L2并联,取下L1后L2正常工作,说明L2是好的。因为L1和L2并联时两灯都不亮,若L1断路,L2应该正常工作,所以不可能是L1断路,而是L1短路,L1短路导致电源短路,所以L2不亮,电流表示数很大。(2)电流表选择的测量范围为0~0.6 A,由图丙知读数为0.52 A。(4)表中1、2组实验中L1与L2都用了相同规格的灯泡,第3组用不同规格的灯泡可以验证灯泡规格不同时各支路的电流是否相等,这样做可以避免偶然性,得到普遍规律。(5)由(4)可得通过b灯泡电流Ib为0.22 A,所以由第4组数据得通过c灯泡电流Ic=IA-Ib=0.5 A-0.22 A=0.28 A,由第5组数据可求通过d灯泡的电流Id=IA-Ic=0.48 A-0.28 A=0.2 A,所以d灯泡的实际电功率P=UId=3 V×0.2 A=0.6 W。
【拓展】因C点的电流为支路电流,IC3 A测量范围,并满偏,即IA=3 A。若C点电流为满偏的三分之二,则C点电流为2 A,B点电流为1 A。若B点电流为满偏的三分之二,则B点电流就是0.4 A,A点电流为2.6 A,所以C点最大电流为2.6 A。要使C点电流最小,只要A点电流最小即可。所以A点电流表选0~0.6 A测量范围,并满偏,即IA=0.6 A。若C点电流为满偏的三分之二,则C点电流为0.4 A,B点电流为0.2 A。若B点电流为满偏的三分之二,则B点电流就是0.4 A,C点电流为0.2 A,但C点电流大于B点电流,所以不符合条件,所以C点最小电流为0.4 A。所以C点最大电流与最小电流之比:2.6 A∶0.4 A=13∶2。
2.(1)b　(2)R1断路　①串联电路两端的电压等于串联电路中各部分电路两端的电压之和　②20　(3)①右　
②A
【拓展】2∶1
解析:(1)由图1可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,由图2可知,电压表V2连接错误,连接错误的导线是b,b导线应与滑动变阻器的左下接线柱相连;(2)电阻R1和滑动变阻器串联,电流表测电路的电流,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表无示数,说明电路中某处断路;电压表V1有示数,说明电压表V1与电源连接的部分无断路;电压表V2没有示数,说明电压表V2与电源连接的部分断路,因此故障就是电阻R1断路。当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,电压表V2的示数最小,据此可知乙是V2对应的图线,则甲是V1对应的图线;①由图像可知,两电压表的示数之和均为6 V,即电源的电压,故可得结论:串联电路中总电压等于各部分电压之和;②由图像可知,最小电流I=0.1 A时,R1两端的电压为2 V,则R1的阻值R1==20 Ω。(3)①因探究电流与电阻的关系的实验时,应保持电阻两端的电压为2 V不变,当将5 Ω的定值电阻换成10 Ω的定值电阻进行实验时,电阻增大,定值电阻分压增多,根据串联电路电压的规律,应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻大小,所以应向右移动滑片直至电压表示数为2 V;②电阻R1两端的电压始终保持UV=2 V,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压:U滑=U-UV=6 V-2 V=4 V,滑动变阻器分得的电压为定值电阻分得的电压的=2倍,根据分压原理,当接入25 Ω电阻时,滑动变阻器连入电路中的电阻为:R滑=2×25 Ω=50 Ω>40 Ω,需要的滑动变阻器的最大阻值是50 Ω,“200 Ω　0.2 A”的滑动变阻器允许的最大电流太小,不容易调节,故选A。
【拓展】由图像可知,最小电流I=0.1 A时,R2两端最大电压为4 V,则R2的最大阻值:R最大==40 Ω;将5 Ω的定值电阻接入电路时,由串联分压的规律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=×R定=×5 Ω=10 Ω,将10 Ω的定值电阻接入电路时,由串联分压的规律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值R'滑=×R'定=×10 Ω=
20 Ω,则ΔR滑=R'滑-R滑=20 Ω-10 Ω=10 Ω,ΔR定=R'定-R定=10 Ω-5 Ω=5 Ω,所以,将5 Ω的定值电阻更换为10 Ω时,滑动变阻器的阻值变化量与定值电阻阻值变化量之比为ΔR滑∶ΔR定=10 Ω∶5 Ω=2∶1。
3.(1)如图所示:
(2)断开　(3)在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比　在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比　(4)②右　③B　【拓展】电压
解析:(1)根据要求,滑片P右移时滑动变阻器电阻变大,应将滑动变阻器的左下接线柱接入电路,与定值电阻串联。(2)连接电路时开关应处于断开状态,这样可以防止连接过程中出现短路等情况损坏电路元件。(3)分析表1数据,电压保持3 V不变,电阻增大,电流减小,且电阻与电流的乘积始终为3 V,可以得出的结论是:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。分析表2数据,电阻保持20 Ω不变,电压增大,电流也增大,且电压与电流的比值始终为定值,可以得出的结论是:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。(4)②将5 Ω电阻换成10 Ω电阻,根据串联分压原理,电阻增大,其两端电压会增大。要使电压表示数仍为1.5 V,应增大滑动变阻器接入电路的阻值,即滑片应向右移动。③将10 Ω电阻换成15 Ω电阻后,电压表测量定值电阻两端电压,若滑动变阻器断路,电流表和电压表都不会有示数,C错误;若定值电阻短路,电压表无示数,电流表有示数,D错误;当滑动变阻器最大阻值太小时,即使滑片移到最右端,也无法分担足够的电压,导致定值电阻两端电压大于1.5 V,故B正确,A错误。
【拓展】由I=可得I=U×,在I-图像中,斜率表示电压。
4.(1)如图所示:
(2)右　(3)定值电阻断路　(4)右　12.5　【拓展】c　滑动变阻器两端的电压
解析:(1)“探究电流与电阻的关系”的实验中,滑动变阻器一上一下连接在电路中,且向左移动滑片,电路中电流变大,则应连接左下接线柱。(2)为了保护电路,在闭合开关前,应将滑动变阻器滑片滑至阻值最大端,即右端。(3)闭合开关后,电流表无示数,说明电路可能存在断路,电压表有示数,电压表两个接线柱到电源通路,由此可知定值电阻断路。(4)当R的电阻由5 Ω更换为10 Ω时,定值电阻变大,根据分压原理,电压表示数变大,因探究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻的电压不变,应减小定值电阻的电压,根据串联电路电压的规律,应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,就要增大滑动变阻器连入电路中的电阻,即滑片向右移动,直到定值电阻两端电压为2 V;R=25 Ω的定值电阻和滑动变阻器串联时,电压表测定值电阻两端的电压,因电压表示数保持2 V不变,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压为3 V-2 V=1 V,即滑动变阻器分得的电压是定值电阻的0.5倍,根据分压原理,滑动变阻器连入电路中的阻值为定值电阻的0.5倍,为0.5×25 Ω=12.5 Ω,则滑动变阻器的阻值至少是12.5 Ω。
【拓展】由题知,在该实验中应控制定值电阻两端的电压为UV=2 V不变,已知电源电压U=3 V,则滑动变阻器两端的电压U滑=3 V-2 V=1 V,由此可知U>UV>U滑;根据欧姆定律可知U=IR,即电流与电阻的乘积(图线上的一点与横轴和纵轴围成矩形的面积)等于电压,且U>UV>U滑,三图线中IR乘积最大的是c,是电流与总电阻的关系图像;三图线中IR乘积最小的是a,是电流与滑动变阻器电阻的关系图像,则b表示电流与定值电阻的关系图像;阴影部分的面积等于c线IR的乘积与b线IR的乘积之差,根据串联电路的电压规律可知阴影部分的面积表示滑动变阻器两端的电压。
5.(1)如图所示:
(2)断开　待测电阻断路　12.3
(3)正　(4)RA、RC、RB　【拓展】5
解析:(1)图甲中电压表串联在电路中是错误的,应该与电阻并联。(2)连接电路时,开关应处于断开状态;电路连接正确后,闭合开关,发现电流表几乎没有示数电路是断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,说明与电源正负极相通,故造成这一现象的原因可能是待测电阻断路。排除故障后,根据表格数据知,R1==12 Ω;R2==12.9 Ω;R3==12 Ω;电阻R==12.3 Ω。(3)小明根据实验数据绘制出Rx的I-U图像,如图乙中a所示,是过原点的直线,成正比关系,则通过Rx的电流与其两端电压成正比。(4)小明将定值电阻换成小灯泡,绘制出小灯泡的I-U图像如图乙中b所示,根据R=,A、B的电流相等,A的电压比B小,故A的电阻比B小,B、C电压相等,C的电流大,故C电阻小,A、C两点间图像弯曲,电压均匀增大相同量时,电流的增大量越来越小,说明电阻越来越大,故RA【拓展】当滑动变阻器接入电路的电阻最小为0时,电流最大,不能大于0.6 A,则R0至少为R0==5 Ω。
6.(1)如图所示:
(2)断开　(3)滑动变阻器断路
(5)20　(6)②闭合开关S1、S2　③
【拓展】3
解析:(1)电压表并联在定值电阻两端。(2)连接电路的过程中,开关应处于断开状态。(3)试触时发现电流表指针不偏转,说明电路可能断路,电压表指针不偏转,说明电压表与电源没有连通;闭合开关,保持导线ab的a端不动,将b端依次接到A、B和C接线柱,电压表的指针偏转,说明电压表与电源连通,电压表被串联在电路中,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,若电路中只有一处故障,则发生的故障是滑动变阻器断路。(5)电流表接小测量范围,分度值为0.02 A,电流表的示数为0.26 A,电压表选用小测量范围,分度值为0.1 V,此时示数为2.6 V,定值电阻R1的阻值R1==10 Ω,由图丙可知,相同电流时,R2两端的电压较大,所以R2的阻值较大,所以R2应该选取20 Ω的定值电阻。(6)①只闭合开关S1时,两电阻串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电流表读数为I1,此时电源电压为U=I1(R2+R3);②当开关S1、S2都闭合时,电路为定值电阻R3的简单电路,R2被短路,电流表测通过电路的电流,电流表读数为I2,则电源电压U=I2R3;③两式联立可得I1(R2+R3)=I2R3,解得R3=,当定值电阻阻值为20 Ω时,滑动变阻器接入阻值最大为20 Ω,控制定值电阻两端电压为2 V,代入数值得,解得U=4 V,电源电压不得大于4 V,所以选用3 V电源电压。
7.(1)如图所示:
(2)待测电阻短路　(3)B　10
(4)R3“50 Ω　1 A”
【拓展】②闭合S、S2,断开S1
③R0
解析:(1)滑片向左移动电流表示数变小,可知电路的电阻变大,故滑动变阻器右下接线柱连入电路中。(2)连接完成后,闭合开关,发现电流表有示数,电路为通路,而电压表示数为0,两电表均完好,产生这一现象的原因可能是待测电阻短路。(3)分析数据可知,电压表示数变大,可知滑动变阻器两端的电压变小,由分压原理知,滑动变阻器连入电路的电阻变小,滑动变阻器的滑片不断移向B,Rx==10 Ω,因每次测量的电阻都为10 Ω,故平均值仍为10 Ω。(4)根据表中第1组数据,由串联电路电阻的规律及欧姆定律,滑动变阻器连入电路的电阻为:R滑=-R1=-10 Ω=50 Ω,该实验所选滑动变阻器的规格是R3“50 Ω　1 A”。
【拓展】①闭合S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5 V。②保持滑片位置不变,闭合S、S2,断开S1,记录电压表示数为U1。③在①中,电压表测小灯泡的电压,小灯泡正常发光;在②中,电压表测小灯泡与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,小灯泡仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压:U0=U1-2.5 V,由欧姆定律得通过定值电阻的电流:I0=,即小灯泡的额定电流,则小灯泡正常发光时的电阻:RL=R0。
8.(1)如图所示:
(2)小灯泡断路　(3)左　(4)3.6
(5)小于　(6)②U1-U额
③U额×
解析:(1)小灯泡额定电压为6 V,电压表选择0~15 V测量范围,与小灯泡并联;滑动变阻器一上一下接入电路。(2)电流表无示数,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,与电压表并联的小灯泡断路了。(3)故障排除后,若滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为4.5 V,小于灯泡额定电压6 V,为测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向左端移动。(4)由图乙可知,当灯泡两端电压为6 V时,通过灯泡的额定电流为0.6 A,则小灯泡的额定功率为:PL=ULIL=6 V×0.6 A=3.6 W。(5)由图乙知,当小灯泡的实际电流为额定电流一半时,即通过小灯泡的电流为0.3 A时,对应的电压约为2 V,实际功率为P1=U1I1=2 V×0.3 A=0.6 W;当小灯泡的实际电压为额定电压一半时,即小灯泡两端的实际电压为3 V时,对应的电流约为0.4 A,实际功率为P2=U2I2=3 V×0.4 A=1.2 W,故P1小于P2。(6)①只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表V1的示数为U1;②断开开关S1,将滑动变阻器滑片移至另一端后闭合开关S2,再次调节滑片,直到电压表V1的示数为U1-U额,此时小灯泡正常发光,电压表V2的示数为U2;③在操作中①中电路为R0的简单电路,电压表V1测电源电压U1;在②中,小灯泡与滑动变阻器的最大电阻和R0串联,再次调节滑片,当小灯泡正常发光时,根据串联电路电压的规律,R0的电压为U1-U2,由欧姆定律,电路中的电流即小灯泡的额定电流为:I=,小灯泡额定功率的表达式:P额=U额×。
9.(1)如图所示:
(2)小灯泡断路　(3)右　(4)0.625
(5)大于
【拓展】①0.3　③10
解析:(1)本实验中,电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联。(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表始终无示数,电路可能断路,电压表有示数且保持不变,电压表与电源连通,则故障原因可能是小灯泡断路。(3)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某位置,电压表示数如图乙所示,分度值为0.1 V,电压为2.2 V,若想测量小灯泡的额定功率,应增大小灯泡的电压,将滑片向右端移动。(4)根据绘制出小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像知,在额定电压下电流为0.25 A,则小灯泡的额定功率为P灯=U灯I灯=2.5 V×0.25 A=0.625 W。(5)测出小灯泡的额定功率后,小明又把小灯泡两端的电压调为其额定电压的一半,根据P=,若电阻不变,则功率为原来的四分之一,因小灯泡的电阻随温度的降低而变小,故发现测得的实际功率不等于其额定功率的,此时它的实际功率大于P额。
【拓展】①分析图丁的电路图可知,只闭合开关S、S2时,小灯泡与滑动变阻器串联接入电路,此时调节滑动变阻器的滑片P使电流表示数为0.3 A,小灯泡正常发光;②保持滑片P不动,只闭合开关S、S1,定值电阻R0与滑动变阻器串联接入电路中,电流表示数为0.45 A,则可得定值电阻R0两端的电压为U0=IR0=0.45 A×5 Ω=2.25 V,电源电压为4.5 V,所以可知两种情况中滑动变阻器接入电路中的阻值为R滑==5 Ω,所以在①中小灯泡两端的电压为UL=U-U滑=4.5 V-0.3 A×5 Ω=3 V;③小灯泡正常工作时的电阻为RL==10 Ω。

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