1、题型专练(三) 实验探究题 1.(2020 甘肃甘南州,改编)“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,标有 刻度(图中未画出)的白色纸板 ABCD能绕垂直于 CD的 ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面 内自由移动的激光笔。 (1)移动激光笔,使入射光束绕入射点 O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿 时针方向转 动; (2)移动激光笔,使入射角为 45,测得反射角也为 45,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的 结论。你认为有何不妥之处? ; (3)如图乙所示,将纸板右半部分绕 ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说 明了 ; (4)实验
2、结束后,同组的小明和小刚都想从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛,结果 他俩谁都没有能做到,你认为没有能做到的原因是 。 2.(2019 山东枣庄,改编)如图甲是探究“平面镜成像特点”的实验装置图。 (1)实验时,不采用平面镜面采用透明薄玻璃板,不仅能观察到蜡烛的像,也便于 。 (2)在竖直的玻璃板前点燃蜡烛 A,可以看到蜡烛 A 在玻璃板后面的像,取一支外形相同但不点燃的蜡 烛 B 在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛 A的像完全重合。在比较物与像的大小关系时,蜡烛 B 替代的是 (选填“蜡烛 A”或“蜡烛 A 的像”)。 (3)移去蜡烛 B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上
3、 (选填“能”或“不能”)呈现蜡烛 A的 像。 (4)实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上,而是如图乙所示倾斜,蜡烛 A的像应是 图中的 (选填“A1”“A2”或“A3”)。 3.(2020 辽宁大连,改编)实验课上,同学们分组探究“物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,凸透镜成像的 虚实、正倒和大小”。某小组选用的实验器材有:光具座、“F”形 LED 发光体、凸透镜(焦距为 10 cm)、 光屏和刻度尺(量程为 030 cm)。 (1)第一次实验时,该小组调整好 LED 发光体、凸透镜和光屏的高度。如图甲所示,将发光体固定在 光具座的零刻度线上,通过移动 来达到预设的物距。 (2)调整物距后,移动
4、光屏承接到倒立的实像。该小组发现这个像的高度与发光体很接近,依靠视觉很 难比较该像与发光体的大小关系。为了能确定两者的大小关系,则接下来的实验操作 是 。在本次实验中,光屏上的像和凸透镜的位置如图乙所示,则像距 v1= cm。 (3)该小组继续进行实验,记录的实验数据如下表。 凸透镜的焦距 f=10 cm 实 验 次 数 物距 u/cm 像 的 虚 实 像 的 正 倒 像 的 大 小 像 距 v/cm 1 19.0 实 像 倒 立 放 大 v1 2 16.0 实 像 倒 立 放 大 26.9 3 13.0 实 像 倒 立 放 大 43.6 分析表中信息,可以得出的探究结论是 。 4.(2020
5、 安徽合肥肥东三中一模)小科设计了一个实验,用排水法测某实心金属的密度。实验器材有 小空桶、溢水杯、烧杯、量筒和水,实验步骤如下: 让小空桶漂浮在盛满水的溢水杯中,如图甲所示; 将金属块浸没在水中,用烧杯收集溢出水的水,如图乙所示; 将烧杯中的水全部倒入量筒,测出溢出水的体积 V1,从水中取出金属块,如图丙所示; 将金属块放入小空桶,小空桶仍漂浮在水面,用烧杯收集溢出水,并用量筒测得此时溢出水的体积 V2, 如图丁所示。 (1)图丁中,烧杯中水的质量 金属块的质量(选填“等于”“大于”或“小于”)。 (2)被测金属块的密度表达式是 (用测量的物理量表示,水的密度用 水表示)。 (3)在实验步骤
6、和中,将沾有水的金属块放入小空筒,测出的金属块密度将 (选填“偏 大”“不变”或“偏小”)。 5.(2020 山东潍坊)已知水的密度为 1.0103 kg/m3,g 取 10 N/kg。某兴趣小组用一薄壁量杯(杯壁体积 忽略不计)制作了一个测量液体密度的简易装置,操作如下: (1)在量杯内装入适量细沙后放入水中,量杯在水中竖直静止时,如图甲所示。此时量杯浸没在水中的 体积为 mL; (2)将该装置放入某液体中,静止时如图乙所示,则该液体的密度为 kg/m3;某同学将一小石子 放入量杯,静止时如图丙所示,则小石子的质量是 g。 6.(2020 安徽合肥包河区一模)小明在测量滑轮组机械效率的实验中
7、,所用装置如图所示,实验中每个 钩码重 2 N,测得的数据如表: 实 验 次 数 钩码总 重 G/N 钩码上升 的 高度 h/m 测力计 示 数 F/N 测力计移 动 距离 s/m 机械 效 率 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% (1)在实验中,测绳端拉力 F时,应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。 (2)分析表中数据可知:第 2次实验是用 图做的。(选填“a”“b”或“c”) (3)根据第 1次实验数据,此时滑轮组的机械效率为 。 7.(2019 安徽合肥包河区
8、二模)小亮设计的“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验方案如图所示。 (1)为了测量木块受到的摩擦力,小亮用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做 运动。 (2)利用甲图来探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,还需要的器材是 。 (3)小亮还想探究滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,他竖直向下切去一半木块,如图丙所示,测得摩 擦力大小是图甲中摩擦力大小的一半,于是得出,摩擦力大小与接触面积大小成正比。你认为此结论 是否正确,为什么? 。 (4)如图丁所示,小亮对实验进行了改进,他水平拉动木板向右加速运动的过程中,木块相对地面保持静 止,木块受到木板的摩擦力大小 (填“大于”“等于”或“小于”)弹簧
9、测力计的示数。 8.(2019 安徽长丰期末)为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患,小芳同学设计了如图所示的 探究实验:让 A、B、C三个小球先后从同一斜面的某处由静止自由滚下,推动同一木块运动一段距离 后静止,得到下表中实验数据。请你根据所学的物理研究方法,对以下问题进行判断分析。 实验序 号 小球质 量 小球自由滚下高 度 木块运动距 离 甲 mA=50 g hA=8 cm sA=3 cm 乙 mB=50 g hB=16 cm sB=12 cm 丙 mC=100 g hC=8 cm sC=6 cm (1)其中两次实验,小芳让小球从同一高度滚下,这样做的目的是 。 (2)用来研究超载隐患
10、时,应选择 两个图所示实验进行比较。 (3)分析表中数据,你认为在同等条件下 (选填“超载”或“超速”)带来的安全隐患更大一些。 9.(2020 湖北恩施州)如图,在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验中,采用了 6 V蓄电池、最大阻 值为 50 的滑动变阻器、电流表和电压表等器材。 (1)在研究电流与电压的关系实验时,一般是连接同一电阻 R1,通过适当 来改变 R1两 端的电压。 (2)在研究电流与电阻的关系实验时,当用 10 的电阻连接在电路 AB 间测得电压为 2 V 后,断开开关, 用 20 的电阻替换 AB 间的 R1,然后闭合开关,应将滑片向 (选填“a”“b”或“下”)端移动,直
11、 到看到 时,才能读出所需电表的示数。 10.(2020 湖南永州)某科技兴趣小组在某次科技活动中看到若干个长方体电阻(包含若干个正方体电 阻)。它们的材料相同,上下表面均为正方形,外形都如图甲所示,接入实物电路的连接方式都如图乙 所示,有电流通过时都如图丙所示。他们想探究长方体电阻的阻值与厚度及边长的关系,在老师的帮 助下,他们测量了部分电阻的厚度 h、边长 a和电阻 R,并记录在表格中(长方体电阻不受温度影响)。 次 数 厚度 h/mm 边长 a/mm 电阻 R/ 1 2 4 10 2 2 8 10 3 2 12 10 4 4 12 5 5 8 12 6 16 12 1.25 (1)请你根
12、据实物图在虚线方框内画出对应的电路图(在电路图中长方体电阻用“”表示): (2)根据表中数据可以推知第 5次的电阻 R= ; (3)从已测的长方体电阻中选取两个电阻,分别为 R1和 R2,它们对应的厚度 h之比为 12、边长 a之 比为 23,将 R1和 R2并联接在同一闭合电路中,设通过 R1的电流为 I1,不通过 R2的电流为 I2,则 I1 I2= ; (4)分析表中数据,科技兴趣小组得到了长方体电阻阻值与其厚度及边长的关系。同时他们也大胆推 测,在本次科技活动中所看到的正方体电阻,其阻值与边长的关系是 。 11.(2020 安徽沿淮教育联盟一模)某同学利用“伏安法”测量未知电阻 Rx的
13、阻值,已知滑动变阻器的最 大阻值为 R。 (1)如图甲所示,闭合开关,当电压表示数为 2.4 V时,电流表示数如图乙所示,则电阻 Rx= 。 (2)在实验操作中,发现电流表已损坏,电压表完好,该同学设计了如图丙所示的电路图也完成了实验。 请你把下列实验步骤填写完整: 闭合开关 S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,读出此时电压表的示数,记为 U1。 ,读出此时电压表的示数,记为 U2。 未知电阻 Rx= 。(用已知量和测量量表示) 12.(2020 安徽期末)在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中,小磊将蹄形磁体放 在水平桌面上,将导体棒悬挂在蹄形磁体的两磁极之间,按如
14、图所示将导体棒、开关和灵敏电流表连 接起来。已知电路器件均完好。 (1)如图甲所示,导体棒沿水平方向向右快速运动,电流表指针不发生偏转,这是因 为 。 (2)如图乙所示,在导体棒沿水平方向左右往复运动过程中,电流表的指针发生了偏转。如果想使电流 表指针偏转更明显一些,下列方法中可行的是 。 A.换用量程更小且更灵敏的电流表 B.使导体棒在蹄形磁体中沿竖直方向运动 (3)请你总结产生感应电流的条件 是 。 13.(2019 安徽合肥二模)小明用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率(电源电压为 3 V,小灯泡的 额定电压 2.5 V)。 (1)连接图甲的电路时滑动变阻器的滑片应调到最 (选填“左”
15、或“右”)端。 (2)闭合开关,小明发现两电表指针处于图乙所示位置,此状况的原因可能是 。 (3)故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡 U-I 图象,如图丙所 示,则小灯泡的额定功率是 W。 (4)小明想继续研究小灯泡在电压 U0.5 V时的发光功率情况。可是无论如何移动滑动变阻器都无 法达到想要的数值,请教老师后老师给了图丁让他尝试,结果小明顺利地完成了实验,其原因是用图丁 做本次实验,滑动变阻器可调节小灯泡两端电压的范围是 。 (5)小明利用丁图完成了自己的实验想法,但就在做完实验整理实验器材时却发现还是图甲的实验电 路更加的节能环保,他判断的依据是 。
16、参考答案 题型专练(三) 实验探究题 1.答案 (1)顺 (2)一次实验得到的结论具有偶然性 (3)反射光线、入射光线和法线在同一平面内 (4)反射时,光路是可逆的 解析 (1)如题图甲,移动激光笔,使入射光束绕入射点 O沿逆时针方向转动,则入射角增大,反射角也增 大,则反射光线会远离法线,即反射光线将会顺时针转动。 (2)因为一次实验具有很大的偶然性,所以不能只由一组数据就得出结论,应改变入射角的度数进 行多次实验。 (3)如题图乙所示,将纸板右半部分绕 ON 向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现。此 现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内。 (4)因为反射时,光路是可逆的,
17、所以小明和小刚都能从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到 自己的眼睛是做不到的。 2.答案 (1)确定像的位置 (2)蜡烛 A的像 (3)不能 (4)A2 解析 (1)该实验采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面镜,玻璃板是透明的,观察到 A 蜡烛像的同时, 也能观察到蜡烛 B,当蜡烛 B 和蜡烛 A 的像重合时,蜡烛 B 的位置便是蜡烛 A的像的位置; (2)在竖直的玻璃板前点燃蜡烛 A,拿未点燃的蜡烛 B竖直在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板 的前侧观察,直至它与蜡烛 A 的像完全重合;在比较物与像的大小关系时,蜡烛 B替代的是蜡烛 A的像。 (3)移去后面的蜡烛,并在所在位置上放一光屏,则
18、光屏上不能接收到蜡烛 A的像。所以平面镜所 成的像是虚像; (4)实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上,而是如图所示倾斜,物与像关于镜面对称,蜡烛 A 的 像应是图中的 A2。 3.答案 (1)凸透镜 (2)向左移动凸透镜 21.5 (3)物距在一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大 的实像,物距越小,像距越大 解析 (1)将发光体固定在光具座的零刻度线上,发光体的位置不变,通过移动凸透镜来达到预设的物距; (2)像的高度与发光体很接近,这表明像距和物距的大小相接近,所以接下来的实验操作是向左移 动凸透镜,减小物距,从而增大像距;由图可知,光具座的分度值为 1 cm,则 v1=21.5 cm;
19、 (3)根据表格中的数据可知,物距在一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像,物距越小, 像距越大。 4.答案 (1)小于 (2) 水 (3)不变 解析 (1)由图甲和图乙可知,金属块的体积为 V1,因为将金属块放入小空桶,小空桶漂浮在水面时受到 的浮力等于小空桶的重力与金属块的重力之和,由丙图可知,水没有到溢水杯口,所以,金属块排开 V排 水=V2+V1时的浮力即为金属块所受浮力,等于金属块的重力,根据 m= ,图丁中,烧杯中水的质量小于 金属块的质量; (2)金属块的质量: m= 排 水 =水(V2+V1), 则被测金属块的密度: = 水 ; (3)在实验步骤和中测得的金属块的体积一定
20、,在实验步骤和中,将沾有水的金属块放入 小空桶,相当于减少了小空桶排开水的重力,增加了小空桶和金属块排开水的重力,而且其减少量等于 增加量,故金属块排开水的体积不变,所受浮力不变,则其重力、质量不变,测出的金属块密度不变。 5.答案 (1)20 (2)0.8103 5.6 解析 (1)由图甲知,量杯的分度值为 1 mL,此时量杯浸没在水中的体积为 20 mL,即量杯排开水的体积 为 20 mL。 (2)由图乙知,将该装置放入某液体中,静止时量杯浸没在液体中的体积为 25 mL,即量杯排开液体 的体积为 25 mL。量杯在水和液体中均处于漂浮状态,浮力都等于重力,F浮水=F浮液,即 水gV排水=
21、液 gV排液,水V排水=液V排液,液体的密度为:液= 排水 排液 水= 1.010 3 kg/m3=0.8103 kg/m3。 某同学将一小石子放入量杯,静止时如图丙所示,量杯排开液体中的体积为 32 mL,量杯所受浮力 增加量即为小石子重力,即 G石=F浮=液gV排液=0.8103 kg/m310 N/kg(32-25)10-6 m3=0.056 N; 小石子的质量为: m= 石 =0.005 6 kg=5.6 g。 6.答案 (1)匀速 (2)b (3)74% 解析 (1)在实验中,测绳端拉力 F 时,应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,受 到平衡力的作用,测力计示数等
22、于拉力大小,故在拉动过程中读数。 (2)第二次实验,h=0.1 m,s=0.3 m,绳子的有效段数: n= =3, 可知由 3段绳子承担物重,而被提升的物重为 6 N,所以是用 b滑轮组做的实验。 (3)分析表中数据可知:第 1次实验测得的机械效率为: 1= 有用 总 100%= =74%。 7.答案 (1)匀速直线 (2)毛巾 (3)不正确,因为改变接触面积的同时也改变了压力的大小 (4)等于 解析 (1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才 等于摩擦力的大小。为了测木块受到的摩擦力,小亮用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其做匀速 直线运动; (
23、2)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,要改变接触面的粗糙程度,还 需要的器材是毛巾; (3)为了探究滑动摩擦力大小与接触面积是否有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,如图丙所 示,竖直向下切去一半木块,压力也减小了,改变接触面积的同时也改变了压力的大小; (4)物体处于静止状态,受到的摩擦力与测力计拉力为平衡力,木块受到木板的摩擦力大小等于弹 簧测力计的读数,与木板的运动无关。 8.答案 (1)使小球到达水平面时速度相等 (2)甲、丙 (3)超速 解析 (1)实验时让小球从同一高度滚下,这样做的目的是:使小球到达水平面时速度相等; (2)研究超载隐患时,应控制小球下滑的
24、高度相同而质量不同,由表中实验数据可知,应选择甲、丙 两个图所示实验进行比较; (3)由表中实验数据可知,在同等条件下超速带来的安全隐患更大一些。 9.答案 (1)移动变阻器的滑片 (2)b 电压表示数为 2 V 解析 (1)在研究电流与电压的关系实验时,要控制电阻大小不变,一般是连接同一电阻 R1,通过适当移 动变阻器的滑片来改变 R1两端的电压; (2)根据串联分压原理可知,将定值电阻由 10 改接成 20 的电阻,电阻增大,其分得的电压增 大; 探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的 规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动
25、变阻器连入电路中的电阻,所以滑片 应向 b 端移动,直到看到电压表的示数为 2 V时,才能读出所需电流表的示数。 10.答案 (1) (2)2.5 (3)12 (4)阻值与边长成反比 解析 (1)由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量定值电阻 R两端的电压; (2)对比 3、4、5的实验数据可知,在边长相同时,厚度越厚,电阻越小,即电阻与厚度成反比;厚度 变为原来的 2倍,电阻就会变为原来的一半,所以第 5次的电阻为 2.5 ; (3)根据 1、2 和 3 中的数据可知,在厚度相同的情况下,边长发生变化时,电阻不变,即电阻与长方 体的边长是无关的;从已测的长方体电阻中选
26、取两个电阻,分别为 R1和 R2,它们对应的厚度 h之比为 12、边长 a之比为 23,则其电阻之比为 21;将 R1和 R2并联接在同一闭合电路中,电压相同,通 过的电流之比为 I1I2=12; (4)对于正方体来说,当边长变为原来的二倍时,即厚度变为原来的二倍,根据表格中的数据可知, 电阻就会变为原来的一半,所以正方体的电阻的阻值与边长成反比。 11.答案 (1)4.8 (2)再将滑片移动到最右端 - R 解析 (1)如图甲所示,闭合开关,当电压表示数为 2.4 V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程, 分度值为 0.02 A,电流为 0.5 A,由欧姆定律 I= ,则电阻:Rx=
27、=4.8 ; (2)实验步骤: 闭合开关 S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,读出此时电压表的示数,记为 U1; 再将滑片移动到最右端时,读出此时电压表的示数,记为 U2; 在中,为待测电阻的简单电路,此时电压表的示数等于电源电压 U1; 在中,待测电阻与 R串联,此时电压表的示数 U2等于 Rx两端电压,由串联电路电压的规律,滑动 变阻器两端的电压:UR=U1-U2,由欧姆定律,通过未知电阻的电流:Ix=IR= - ;则未知电阻:Rx= - - R。 12.答案 (1)开关没有闭合 (2)A (3)电路是闭合的,电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动 解析 (1)如图甲所示,导体
28、 ab 向右快速运动时,电流计指针不偏转,这是因为开关没有闭合; (2)换用量程更小且更灵敏的电流表,可以使电流表指针偏转更明显一些,故 A 正确;使导体棒在 蹄形磁体中沿竖直方向运动,导体棒不切割磁感线,没有感应电流产生,电流表指针不发生偏转,故 B 错误; (3)由以上探究可知,要想电路中产生感应电流,必须满足两个条件:一是电路是闭合的,二是电路 的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。 13.答案 (1)左 (2)小灯泡断路 (3)0.75 (4)03 V (5)当通过灯的电流一定时,根据并联电路电流的 规律,丁图中电流表示数一定大于甲图中电流表示数,根据 W=UIt,故同样情况下,丁图消
29、耗的电能多 解析 (1)连接图甲的电路时滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处,即最左端; (2)闭合开关,小明发现两电表指针处于图乙所示位置,即电流表示数为 0,电压表示数为电源电压, 故此状况的原因可能是小灯泡断路; (3)根据小灯泡 U-I 图象知,灯在额定电压下的电流为 0.3 A,如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 P=UI=2.5 V0.3 A=0.75 W; (4)根据图丙,由串联电路电压的规律,当变阻器的最大电阻连入电路中时,灯的最小电压为 0.5 V。 由丁图知当 P 移动到 a 点时,灯短路,灯的最小电压为 0,当 P 移动到 b 点时,灯的最大电压为 3 V,即滑 动变阻器可调节小灯泡两端电压的范围是 03 V; (5)甲图中,灯与变阻器串联,丁图中,灯与变阻器片左端的电阻丝并联后再与变阻器滑片右端的电 阻丝串联,当通过灯的电流一定时,根据并联电路电流的规律,丁图中电流表示数一定大于甲图中电流 表示数,根据 W=UIt,故同样情况下,丁图消耗的电能多,故甲的实验电路更加的节能环保。
