题型(四) 实验及实验综合题
类型一 光学实验题
1.小明进入光学实验室进行中考复习时做了如下实验。
(1)探究光的反射定律时,纸板要与平面镜 ,小明发现利用能前后折转的纸板(如图T4-1甲所示)不仅能呈现光路,还能探究 。
图T4-1
(2)探究平面镜成像规律时:
①为了确定像的位置,需在图乙 (选填“A”“B”“C”或“D”)处观察,他在找准像的位置后,画出了a、b、c三点做标记(如图乙所示),在测量物距和像距时,他应分别测出 两点到平面镜的距离作为物距和像距,并加以比较,经多次实验得出:像和物到平面镜的距离是相等的。
②为了确定像的虚实,需在 (选填“蜡烛1”或“蜡烛2”)位置放置一个光屏,并在图中 (选填“A”“B”“C”或“D”)处观察光屏上是否有像。③请你根据平面镜成像的特点,在图丙中作出蜡烛火焰尖端S的像S'。
2.[2018·连云港]在“探究平面镜成像特点”的实验中,我们一般选用玻璃板代替平面镜,这样既能看见物体的像,也能透过玻璃板看见另一侧的物体,便于确定物体像的位置。但在实验中,由于玻璃板前后两个面都能成像,并且玻璃板的厚度对探究成像规律也有影响,聪明的小明利用生活中梳洗用的两块小镜子(该小镜子的前表面为反射面)也完成了实验,小明的实验步骤如下:
(1)如图T4-2甲所示,将两块小镜子分开一定距离固定于不锈钢框架上,将铅笔A放在小镜子前,可以看见铅笔通过平面镜成上下两段不完整的 (选填“虚”或“实”)像。此像虽然不完整,但比玻璃板成像要 。
图T4-2
(2)小明用与铅笔A完全一样的铅笔B找到了铅笔A像的位置,他具体的操作是 。
(3)为了消除小镜子厚度对物距和像距测量的影响,小明用图乙的方法测出了物距和像距,图丙为图乙的简化图,图丙中 (选填“BD”或“BC”)表示像距。
3.[2019·贵阳]光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点,如图T4-3甲所示。
图T4-3
(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点向O点射入,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为
。鉴于本实验的目的,此时应该记录的两条光线是 。
(2)接下来他要观察光从空气进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,使线段MM'水平,并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证 ,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的 相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE为水中的折射光线)。通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 。
(4)若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则从 中射出的折射光线更远离法线。 4.[2019·沈阳]在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,如图T4-4甲所示,小明用高为4 cm的发光体(由发光二极管组成)作为物体,把凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处不动。下表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据。(数据记录时取整数)
图T4-4
实验次数 1 2 3
物距/cm 30 20 15 像距/cm 15 像高/cm 2 4 8 物理知识点 2
(1)分析表中数据可知,实验中所用凸透镜的焦距为 cm。
(2)在第3次实验时,将光屏移到光具座 cm刻度线处,光屏上会出现清晰的像。此时,如果小明不小心用手指尖触碰到了凸透镜,光屏上 (选填“会”或“不会”)出现手指尖的像。
(3)根据实验数据推测,当把物体放在光具座0刻度线处时,物体通过凸透镜所成实像的高度 (选填“大于”“小于”或“等于”)2 cm。
(4)小明完成实验后,又找来一个装有水的圆柱形玻璃瓶,把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧,透过瓶和水可以看到那支铅笔,如图乙所示。将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中,铅笔所成像的 (选填“长短”“粗细”或“笔尖朝向”)一直不会有明显的变化。
5.[2018·荆州]某同学在探究凸透镜成像规律时,如图T4-5甲所示,将凸透镜A固定在光具座上35 cm刻线处不动,将点燃的蜡烛放置在光具座上5 cm 刻线处,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像。由凸透镜A成像中物距和像距的变化关系画出图像如图乙所示;接着他保持蜡烛在5 cm刻线处不动,将凸透镜A换成凸透镜B并保持位置在35 cm 刻线处不变,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图T4-6所示。
图T4-5
(1)请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断:凸透镜A的焦距是 cm,凸透镜A的焦距 (选填“大于”“小于”或“等于”)凸透镜B的焦距。
(2)在图甲中,保持凸透镜不动,把蜡烛向右移动5 cm,要想在光屏上再次得到清晰的像,应该把光屏向
(选填“左”或“右”)移动一段距离,像将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)图T4-6所示的实验现象可以说明 (选填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”)的成像特点;若将远视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了,若保持凸透镜和光屏的位置不动,应使蜡烛 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜,则又能在光屏上看到烛焰清晰的像。
图T4-6
类型二 热学实验题
6.[2019·绥化]图T4-7甲是小峰在标准大气压下探究冰熔化时温度的变化规律的实验装置。[cJ/(kg·℃)]
水
=4.2×103
物理知识点 3
图T4-7
(1)实验前按 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装器材。 (2)实验中,某时刻温度计的示数如图乙所示,则冰此时的温度是 ℃。
(3)图丙是小峰根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图像,由图像可知冰在熔化过程中吸收热量,温度不变,内能 (选填“增加”“减少”或“不变”)。 (4)由图丙可知,冰的比热容是 J/(kg·℃)。
(5)试管中的冰完全熔化后,若持续加热,烧杯中的水沸腾时,试管中的水 (选填“会”或“不会”)沸腾。
7.[2019·包头]在“观察水的沸腾”实验中,如图T4-8甲所示,在烧瓶中加入200 g水,加热并从90 ℃开始记录温度,每隔1 min记录一次温度计的示数,直到水沸腾一段时间为止。数据记录表格如下表所示。
图T4-8
记录次数 温度/℃
(1)水在沸腾过程中吸收热量,温度 。
(2)水沸腾时,瓶口不断冒出“白气”,该现象的物态变化名称是 。
(3)若不考虑水的质量损失,从开始记录温度到水刚沸腾的过程中,水吸收的热量为 J。[c水
第1次 90 第2次 92 第3次 94 第4次 96 第5次 98 第6次 98 第7次 98 =4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)完成实验后,移走酒精灯,当水停止沸腾时,用连有注射器的橡皮塞塞住烧瓶口,然后向外拉注射器活塞,如图乙所示,会看到烧瓶中的水重新沸腾起来,这是因为 。 8.[2019·黄石]某同学做“探究影响蒸发散热情况”的实验,如图T4-9所示,请回答下列问题。
物理知识点 4
图T4-9
(1)该同学记录了三个温度计示数,其中a温度计示数为 ℃。 (2)酒精蒸发时会向温度计 (选填“吸收”或“放出”)热量。
(3)比较b和c温度计的示数,可以得出:蒸发快慢与 有关。从分子热运动的角度来看,空气流动促进了酒精分子向空气扩散。
(4)该同学用水代替酒精多次实验,发现在相同温度但天气不同的情况下,三支温度计示数有时差别不大,有时差别却很大。他猜想水的蒸发情况可能与天气有关。若示数差别不大,可能的天气是 。 9.[2019·衡阳]小明用如图T4-10甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力,在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝,装入质量相等的a、b两种液体,并分别插入温度计。
图T4-10
(1)实验中选用的两根电阻丝的阻值应 (选填“相同”或“不同”)。
(2)实验中,用 间接反映液体吸收热量的多少;通过比较 来判断液体吸热能力的强弱。(均选填“A”或“B”) A.通电时间
B.温度计示数的变化量
(3)下表是某次的实验数据,液体a加热后的温度如图乙所示,请将温度计示数填入相应表格中。
物理量 物质 液体a 液体b
质量 加热前 加热时 加热后 /g 150 150
温度/℃ 间/min 温度/℃ 20 20
10 10
35
分析可知,液体 (选填“a”或“b”)的吸热能力较强。
(4)设质量为m的液体a中电阻丝的阻值为R,测出其电流为I,通电一段时间t时后,温度计的示数变化量为Δt,若不计热量损失,则液体a的比热容为c= (用所给出的物理量写出比热容的表达式),用该表达
物理知识点
5
式计算出的比热容会比实际值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油,并接入两根阻值不同的电阻丝,就可用这个装置来探究电流产生的热量与 的关系。 类型三 力学实验题
10.[2019·凉山州]在做测量液体密度的实验中,小明想知道食用油的密度,于是他用天平和量筒做了如图T4-11所示的实验。
图T4-11
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的“零”刻度线处。发现指针静止时,位置如图甲所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使横梁平衡。
(2)天平调节平衡后,测出空烧杯的质量为28 g,在烧杯中倒入适量的食用油,测出烧杯和食用油的总质量如图乙所示。将烧杯中的食用油全部倒入量筒中,食用油的体积如图丙所示。则烧杯中食用油的质量为 g,食用油的密度为 kg/m。
(3)小明用这种方法测出的食用油密度与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。 (4)小华认为不用量筒也能测量出食用油的密度,他进行了如下实验操作: ①调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;
②在烧杯中装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为m1;
③把烧杯中的水倒尽,再装满食用油,用天平测出烧杯和食用油的总质量为m2。 则食用油的密度表达式为ρ= 。(已知水的密度为ρ水)
11.[2018·眉山]如图T4-12所示,小陈同学为测量某液体的密度,准备了天平、玻璃杯等器材,在实验时发现没有准备量筒,于是从身边找来了一个体积为20 cm的金属块和一些纸张。
3
3
图T4-12
(1)将天平放在水平台上,将游码移到标尺左端的 刻度线上。
(2)此时如果天平指针指在刻度线左侧,小陈同学应向 (选填“左”或“右”)调节 使天平横梁平衡。
物理知识点
6
(3)在玻璃杯中倒入适量的该液体,用天平称量液体和玻璃杯的总质量m不能用手接触砝码,称得总质量m总=123.2 g。
总
时,向盘中加减砝码要用 ,
(4)将金属块浸没在液体中且不接触玻璃杯,液体无溢出,如图所示,天平平衡后,砝码总质量加上游码在标尺上对应的刻度值可得m= g, 则液体的密度ρ= g/cm。
12.[2019·滨州]在“测量不规则小物块的密度”实验中,某实验小组的实验步骤如下:
(1)将天平放在 桌面上,游码归零后发现指针的位置如图T4-13甲所示,则需将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使横梁水平平衡。
3
图T4-13
(2)天平调好后,测量小物块的质量,天平平衡时,游码位置和所加砝码质量如图乙所示,则小物块的质量是
g。
(3)向量筒中倒入适量的水,记下水的体积为20 cm,再用细针按压小物块,使其浸没在量筒内的水中,这时的总体积为40 cm,则小物块的体积为 cm。 (4)小物块的密度ρ= g/cm。
(5)该小组尝试用另一种方法测量该小物块的密度,如图丙所示,他们做了如下的操作: ①向量筒内倒入适量的水,记下水的体积V1为20 cm; ②将小物块轻轻放入量筒内,稳定后水面上升至V2为36 cm;
③再用细针将小物块浸没在量筒内的水中时,水面上升至V3为40 cm。
由以上数据可知:物块的质量为m= g,物块的体积V= cm,物块的密度ρ'= g/cm。 13.[2018·玉林]为了探究当接触面相同时,滑动摩擦力大小与压力的关系,小明设计了如图T4-14所示的实验装置。
图T4-14
(1)实验过程中,弹簧测力计 (选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,此时,滑动摩擦力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数。
(2)在同一次实验中,小明发现,当用不同的速度匀速拉物块A时,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小
3
3
3
3
3
3
3
3
3
物理知识点 7
(选填“有关”或“无关”)。
(3)在实验中小明通过改变物块A的重力进行多次实验,记录的数据如表所示。通过分析可知,当接触面粗糙程度不变时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 ;如果滑动摩擦力与接触面受到的压力的比值等于接触面的滑动摩擦系数,则该接触面的滑动摩擦系数为 。(结果保留一位小数)
次数 A的重力/N 弹簧测力计示数/N
1
2
3
4
5
6
2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 0.8 1.3 1.6 1.9 2.4 2.8
14.绳子的抗断拉力是绳子能够承受的最大拉力,超过这个拉力,绳子就会断裂。某实验小组 用“加沙子法”测量一根细轻绳的抗断拉力,主要过程如下: 将小桶悬挂于细绳下,缓慢在桶中添加沙子,直到绳子断裂。取下小桶,用弹簧测力计测出小桶和沙子的总重力。
(1)某次测量中,用弹簧测力计测得桶和沙子的总重力如图T4-15所示,此时弹簧测力计的示数为 N。本实验的原理中涉及了力的相互作用规律和 的知识。这种方法测量出的抗断拉力比绳子实际的抗断拉力 。
图T4-15
(2)改变绳子的长度,其抗断拉力 改变;用绳子拉着重物加速上升, 其抗断拉力 改变。(均选填“会”或“不会”)
15.[2019·攀枝花]某同学在河边玩耍时捡到一块石头,估测石头质量大约800 g。回家后,他用弹簧测力计、玻璃杯、细绳和足量的水等器材测量石头的密度。观察弹簧测力计量程后,发现该弹簧测力计不能直接测得石头的质量。通过思考,该同学利用一根质量分布均匀的细木杆和上述实验器材设计了如图T4-16所示实验:
图T4-16
(1)将木杆的中点O悬挂于线的下端,使杆在水平位置平衡,这样做的好处是可以消除 对杠杆平衡的
物理知识点 8
影响。
(2)将左端A与弹簧测力计相连,用细线把石头挂于OA的中点C,弹簧测力计竖直向上提起A端,使杆保持水平,弹簧测力计示数如图所示,则拉力大小为 N;将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触,保持杆水平,记下弹簧测力计此时的示数为2.7 N。
(3)通过计算,浸没后石头受到的浮力大小为 N,石头的密度为 kg/m。(ρkg/m,g取10 N/kg)
(4)若上述(2)步骤中,只是杆未保持水平,则测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 16.林红同学用如图T4-17甲所示的装置进行“测滑轮组机械效率”的实验(忽略绳重和摩擦)。
3
3
水
=1.0×103
图T4-17
(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,且在 (选填“静止”或“拉动”)时读数。
(2)若重物以0.1 m/s的速度匀速上升,则弹簧测力计竖直向上移动的速度为 m/s。
(3)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图像,分析可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 。 (4)分析图乙中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N。
(5)林红在上述实验的基础上多使用一个滑轮再次做了实验,如图丙所示。林红多使用一个滑轮的好处是 。(填字母序号) A.可以省力 B.可以省功 C.可以省距离
D.可以改变拉力的方向
(6)林红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时,甲、丙滑轮组的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)。 类型四 电磁学实验题
17.为了验证并联电路的电流特点,小薇设计了如图T4-18所示的电路进行实验。
物理知识点
9
图T4-18
(1)在连接电路时,开关应处于 状态。
(2)小薇先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关后,观察L2发光,但L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 。
(3)排除故障后,她测出了L1、L2支路和干路上的电流分别为I1、I2和I,电流表示数如图T4-19甲、乙、丙所示,可读出I1=0.5 A,I2= A,I= A。根据测量结果,在误差允许范围内,你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 。(写出关系式即可)
图T4-19
(4)为了验证结论的普遍性,小薇采用了更换不同灯泡继续实验的方法进行验证,你还可以采用的方法是 。
18.[2019·淮安]某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体,它们的材料相同,外形都如图T4-20甲所示。他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下,他们测量了部分导体的厚度h、边长
a和电阻R,并记录在表格中。在测量电阻时,老师要求导体都要按照图乙所示的方法通过导线接入电路;实验
室环境温度保持不变。
图T4-20
电阻R/(10-3
次数 1 2 3 4 5 6 7
物理知识点
10
厚度h/mm 边长a/mm
Ω)
1 1 1 1 2 4 5
5 10 15 20 10 10 10
1.6 1.6 1.6 1.6 0.8 0.4 0.32
根据以上信息,请回答下面问题:
(1)分析表格中的数据可得:该种导体电阻大小与边长a (选填“有关”或“无关”),与厚度h成 (选填“正比”或“反比”)。
(2)从该种导体中,选取了厚度之比为2∶3、边长a之比为2∶1的两个导体R1、R2,按图丙方式串联后接在闭合电路中,设R1两端的电压为U1,R2两端的电压为U2,则U1∶U2= 。
(3)现代集成电路技术需要电子元件微型化,且集成度越高,电子元件越需要微小。现某集成电路需要一只阻值为1.6⨰10 Ω的该种导体,小华从边长a为5 mm、10 mm、15 mm、20 mm的四个导体中选择了边长为5 mm的导体。与其他三个导体相比,请分析该导体工作时的优缺点: 。
19.[2018·淄博]图T4-21是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路图,提供的器材有:6 V的电源一个,电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)各一个,开关一个,5 Ω、10 Ω、15 Ω、30 Ω的定值电阻各一个,“20 Ω 1 A”的滑动变阻器一个,导线若干(忽略导线电阻),以上实验器材完好无损,实验中数据读取均准确无误。
-3
图T4-21
电阻
实验次数
R/Ω
1 2 3
5 10 15
0.6 0.3 0.24 电流I/A
(1)探究电流与电压的关系时,移动滑动变阻器的滑片,改变电阻两端的电压,进行了多次测量,归纳得出
的规律。
(2)探究电流与电阻的关系时,测得的几组数据如上表所示。由于操作不当,导致表中第 次实验的数据存在错误,出错的原因是 。纠正错误以后,小明用30 Ω的电阻替换15 Ω电阻进行第4次实验,发现实验无法进行下去,为完成第4次实验,请给小明提出可行的解决方案(不限于提供的实验器材): 。
(3)利用该实验电路也可以测量定值电阻的阻值,实验中也要进行多次测量,其目的是 ;将定值电阻换成小灯泡后,利用该实验电路还可以测量小灯泡的电功率,实验中也要移动滑动变阻器的滑片,其目的是 。若被测小灯泡的额定电压为3.8 V,在调
物理知识点
11
节滑片使小灯泡正常发光时,电压表的示数很难准确达到3.8 V。测量误差较大,为此,小明改动电路,在不更
换现有器材的情况下,提高了测量数据的精确度。请补全小明的做法:断开开关,
;闭合开关, ,读出此时电流表的示数;计算小灯泡
的额定功率。
20.[2018·安徽]利用如图T4-22甲所示的电路,可以探究通过小灯泡的电流跟加在它两端电压的关系。实验中使用的小灯泡的额定电压为2.5 V。
图T4-22
(1)请按照图甲,将图乙中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关S,当滑片从滑动变阻器的一端向另一端移动时,小灯泡两端的电压连续发生变化,于是可得到多组测量值(U,I),根据测量值画出小灯泡的I-U图像如图丙所示。从图像可以发现:随着小灯泡两端电压从0逐渐增大(不大于额定电压),其灯丝的电阻值 (选填“不断增大”“保持不变”或“不断减小”)。 (3)在图甲中,闭合开关,将滑片P从A端向B端移动。在此过程中,小灯泡两端的电压 (选填“不断变大”“保持不变”或“不断变小”)。
(4)若考虑到电压表的电阻对电路的影响,则每次电流表的示数比测量时通过小灯泡的实际电流 (选填“偏大”或“偏小”)。
21.[2018·孝感]某校学习小组想用不同方法测量未知电阻Rx的阻值,他们分成两个小组分别进行实验。 (1)一组设计了如图T4-23甲所示的电路图。
①用笔画线代替导线按照图甲将实物电路图乙连接完整。
②连接好电路后,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑至最 (选填“左”或“右”)端,闭合开关
将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后,此时电压表的示数记为U,电流表的示数记为I,则待测电阻Rx= (用题中给的字母表示)。
物理知识点 12
图T4-23
(2)二组设计的实验电路图如图丙所示,其中电阻R1=8 Ω。
①根据电路图丙连接好电路,闭合开关,发现电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常,若只有R1或Rx中的一处发生故障,则故障是 (选填“R1断路”“R1短路”“Rx断路”或“Rx短路”)。 ②故障排除后,闭合开关,电流表A2的示数I2=0.48 A,电流表A1的示数如图丁所示,则I1= A;乙小组所测待测电阻Rx= Ω。
22.现有两只小灯泡L1和L2,它们的额定电压分别是2.5 V和3.8 V。 (1)图T4-24甲是小红测量小灯泡L1额定功率的实物电路图(不完整)。
图T4-24
①请用笔画线代替导线将实物电路图甲连接完整,要求:滑动变阻器的滑片P向左移动时,小灯泡变暗。 ②正确连接电路后,闭合开关,移动滑片,发现灯泡L1不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是 。
③排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,记下多组I、U数据,并作出如图乙所示的I-U图像,则小灯泡L1的额定功率为 W。
(2)小华用两只电流表A1、A2和阻值为10 Ω的定值电阻R0,连接了如图丙所示的电路,测出了小灯泡L2的额定
物理知识点 13
功率。具体操作是:闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表A1的示数为 A,小灯泡L2正常发光,此时电流表A2的示数如图丁所示,则小灯泡L2的额定功率为 W。
23.[2019·昆明]在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提供了如图T4-25乙所示的实验器材,其中R1>R2。
图T4-25
实验一:探究电流产生的热量与电阻的关系。
(1)请按照图甲所示的电路图将图乙中对应实物图连接完整。
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制 ;电阻丝放出热量的多少,通过
来进行判断。
(3)闭合开关,经过一定时间,用电阻丝R1加热的煤油温度升高了Δt1,用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2,那么Δt1 (选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。 实验二:探究电流产生的热量与电流的关系。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的电流变成实验一中电流的2倍,且通电时间相
同。实验发现:用电阻丝R1(或R2)加热的煤油,温度升高量Δt1'(或Δt2') (选填“大于”“等于”或“小于”)2Δt1(或2Δt2)。该实验说明电流产生的热量与电流 正比例关系。 (5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是 。
24.[2019·株洲]一种家用双温双控电热毯,它有两组电热丝,分别由温控开关控制,可根据各自需要选择挡位“升温”“睡眠”或“关”。
(1)图T4-26甲为电热毯的一组电热丝所在的电路,指示灯L与电热丝 联;电热毯工作时通过指示灯的电流很小,可知其电阻很 。
物理知识点 14
图T4-26
(2)图甲中的二极管,具有单向导电性,即只允许一个方向的电流通过。当电热丝与二极管连接后,一半时间通电,另一半时间断电,从而减小发热功率,实现了电热毯的“睡眠”功能。忽略指示灯和二极管消耗的功率,若电热毯的“升温”功率为100 W,则其“睡眠”功率为 W。 (3)现用图乙所示电路测量其中一组电热丝的电阻(忽略通过指示灯的电流)。 ①请在图乙中将电路连接完整。
②实验前,应将被测的一组电热丝的开关推至挡位“升温”,另一组电热丝的开关推至挡位“ ”(选填“升温”或“关”)。
③实验中,当电压表示数为13.0 V时,电流表示数如图丙所示,则电热丝电阻为 Ω。
④测得的电热丝电阻明显小于其正常工作时的电阻,主要原因是电热丝电阻受 (选填“长度”或“温度”)影响。
物理知识点 15
【参】
1.(1)垂直 反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内 (2)①A a和c ②蜡烛2 B ③如图所示
2.(1)虚 清晰
(2)将铅笔B放在小镜子后,使B与A的像看起来是一个完整的铅笔 (3)BD
[解析] (3)因为前表面是反射面,故AD是物距,BD是像距。 3.(1)有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播 AO和OB (2)入射光线重合 入射角 (3)玻璃 (4)玻璃
[解析](1)由图知,光从A点经O点射向C点,其传播方向不变,其原因应该是有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播,所以方向不变;鉴于实验的目的是探究光的折射现象,所以应该记录的光线是AO和OB。(2)在观察光从空气进入水中的情况时,应保持入射时的状态相同,即入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射光线重合,这样也保证了入射角相同。(3)由图可知,光线OB比OE偏折程度更大,说明玻璃比水对光的偏折能力更强。(4)由光路的可逆性可知,光从空气斜射入玻璃时,其偏折程度更大,则当入射角相同时,光从玻璃斜射入空气中,其折射角也会更大,即从玻璃中射出的折射光线更远离法线。 4.(1)10 (2)80 不会 (3)小于 (4)粗细 5.(1)10 小于 (2)右 变大 (3)幻灯机 靠近 6.(1)自下而上 (2)-2 (3)增加 (4)2.1×10 (5)不会
[解析](1)实验时需用酒精灯外焰加热,所以要先放好酒精灯,再固定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要全部进到固体中,但不能碰到试管壁和试管底,所以组装实验器材时,应按照自下而上的顺序。(2)该温度计的分度值是1 ℃,液柱在0 ℃以下,所以此时的示数是-2 ℃。(3)由图知,冰在熔化过程中吸热,温度保持不变,但内能增加。(4)由图可知,在0~2 min时间内冰吸收热量,温度升高3 ℃,在6~10 min时间内水吸收热量,温度升高3 ℃;由于在相等的时间内吸收的热量相等,因此升高相等的温度时,冰吸收的热量是水的一半,可得Q冰=2Q水,即c冰mΔt=2c水mΔt,因此可得:c冰=2c水=2×4.2×10 J/(kg·℃)=2.1×10 J/(kg·℃)。(5)水沸腾时,试管内外的水都可以达到沸点,但是试管内的水温度达到沸点后,不能继续从试管外的水中吸收热量,所以试管内的水温度能达到沸点,但不能沸腾。 7.(1)保持不变 (2)液化 (3)6.72×10
3
3
1
111
33
物理知识点 16
(4)瓶内气压减小,水的沸点降低
[解析](1)水在沸腾过程中吸收热量,温度保持不变。 (2)瓶口的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的。 (3)从开始记录温度到水刚沸腾,水吸收的热量为
Q=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×(98 ℃-90 ℃)=6.72×103 J。
(4)抽气后烧瓶内的气压降低,使水的沸点降低,水又重新沸腾起来。 8.(1)25.5 (2)吸收 (3)液体表面空气流速 (4)雨天、潮湿天气等
[解析](1)由图知,温度计的分度值为0.1 ℃,则a温度计示数为25.5 ℃。(2)液体蒸发时需要吸收热量,所以酒精蒸发时会向温度计吸收热量,导致温度计的示数降低。(3)通过b、c温度计的示数可以看出,c的示数低,b、
c温度计的主要区别在于液体表面的空气流速不同,因此可得出液体蒸发的快慢与液体表面的空气流速有关。
(4)该同学用水代替酒精多次实验,若三支温度计示数差别不大,即水的蒸发快慢差别不大,说明空气湿度较大,此时水不易蒸发,雨天或潮湿天气时空气湿度较大;若温度计的示数差别很大,则说明空气湿度较小,晴天时空气湿度较小。由此可以猜想可能的天气是雨天或潮湿天气等。 9.(1)相同 (2)A B (3)48 b (4)
𝐼2𝐼𝐼时𝐼Δ𝐼 偏大 (5)电阻
[解析](1)装入质量相等的a、b两种液体,根据控制变量法的思想,此实验中只有一个自变量,即液体种类不同,则其他量均应相同,即两根电阻丝的阻值应相同。(2)根据通电时间长短可以判断吸收热量的多少;通过比较温度计示数变化可以说明吸热能力的强弱。(3)由图乙可知温度计示数是48 ℃;由表可知吸收相同热量液体b温度变化较小,所以液体b的吸热能力较强。(4)电阻丝放出的热量Q=IRt2
时
,不计热损失,液体吸收的热量
Q=cmΔt,所以液体a的比热容c=3
𝐼2𝐼𝐼时𝐼Δ𝐼。实际中电热丝放出的热量并不能全部被液体吸收,所以测量值偏大。
10.(1)左 (2)33.2 0.83×10 (3)偏大 (4)
𝐼2-𝐼0
ρ𝐼1-𝐼0
水
[解析](1)根据天平调平衡时遵循的原则:左偏右调,右偏左调,发现指针指在分度盘刻度线的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向左调。
(2)由图乙所示可知,食用油和烧杯的总质量m总=50 g+10 g+1.2 g=61.2 g, 食用油的质量m=m总-m杯=61.2 g-28 g=33.2 g, 由图丙所示量筒可知,食用油的体积V=40 mL=40 cm, 食用油的密度ρ=𝐼=40 cm3=0.83 g/cm=0.83×10 kg/m。
𝐼33.2 g
3
3
33
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(3)小明不可能把烧杯内的食用油全部倒入量筒内,导致测得食用油的体积偏小,由公式ρ=知:测出的食用油的密度偏大。 (4)水的质量m水=m1-m0, 由ρ=可得,水的体积 V水=食用油的质量m食用油=m2-m0,
根据题意可知,烧杯内水的体积等于食用油的体积, 则食用油的密度ρ=𝐼𝐼食用油𝐼食用油𝐼-𝐼𝐼-𝐼020
=𝐼=𝐼21-𝐼0=𝐼-𝐼ρ10食用油水𝐼水
水
𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼1-𝐼0
, 𝐼水
。
11.(1)零 (2)右 平衡螺母 (3)镊子 (4)150.6 1.37
12.(1)水平 右 (2)16.2 (3)20 (4)0.81 (5)16 20 0.8
[解析](1)将天平放在水平桌面上,游码归零后发现指针的位置如图甲所示,偏向分度盘刻度线左侧,则需将平衡螺母向右调节,使横梁水平平衡。(2)小物块的质量为m'=10 g+5 g+1.2 g=16.2 g。(3)小物块的体积为V'=40 cm-20 cm=20 cm。(4)小物块的密度为ρ=𝐼'=20cm3=0.81 g/cm。(5)小物块在水面上漂浮时受到的浮力和重力是一对平衡力,所以有G=F浮=ρ3
3
水
3
3
3
𝐼'16.2g
3
g(V2-V1)=mg,所以小物块的质量为m=ρ水(V2-V1)=1 g/cm3×(36
3
3
3
cm-20 cm)=16 g;小物块的体积为V=V3-V1=40 cm-20 cm=20 cm;则小物块的密度为ρ'=𝐼=20cm3=0.8 g/cm。 13.(1)必须 等于 (2)无关 (3)大 0.4 14.(1)48 二力平衡 大 (2)不会 不会
15.(1)杠杆自重 (2)4.2 (3)3 2.8×10 (4)不变
[解析](1)木杆质量分布均匀,故中心位置即为重心,重力作用线过支点,力臂为0,可以消除杠杆自重对实验的影响。(2)弹簧测力计的分度值为0.2 N,示数为4.2 N。(3)根据(2)可知,石头挂在OA的中点C处,作用于A点的弹簧测力计的示数为4.2 N,由杠杆平衡原理可知,F×OA=G×OC,则石头重力G=𝐼𝐼×F=2F=2×4.2 N=8.4 N。将石头浸没在装有水的玻璃杯中时,石头受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮及竖直向上的拉力F'而处于平衡状态,则由杠杆平衡条件可得,FA'×OA=F'×OC,可得拉力F'=2FA'=2×2.7 N=5.4 N,故石头所受浮力F浮
3
𝐼16g
3
𝐼𝐼=G-F'=8.4 N-5.4 N=3 N。因为石头浸没在水中,则石头的体积等于排开水的体积,即V𝐼浮
水
石
=V排
=𝐼=𝐼3N
31.0×10 kg/m3×10N/kg
=3×10-4 m3,所以石头的密度ρ石=𝐼𝐼=石
𝐼8.4N
10N/kg×3×10
-4 m3
=2.8×103 kg/m3。(4)若杆没有
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保持水平,而拉力、重力、浮力都在竖直方向,各力的力臂之比不变,故所测密度不变。 16.(1)拉动 (2)0.3 (3)低 (4)4 (5)D (6)相同 17.(1)断开 (2)L1断路
(3)0.52 1 I=I1+I2 (4)改变电源电压继续实验 18.(1)无关 反比 (2)3∶2
(3)优点:体积小,节约了空间;缺点:体积小不利于向外散热
[解析](1)由第1~4次实验数据可知厚度相同、边长不同时,电阻是相同的,则该种导体电阻大小与边长a无关;由第5~7次实验数据可知边长相同、厚度不同时,电阻是不相同的,且厚度与电阻的乘积是定值,则该种导体电阻大小与厚度成反比。(2)因为该种导体的电阻与边长无关,与厚度成反比,则厚度h之比为2∶3、边长a之比为2∶1的两个导体R1、R2的电阻之比为3∶2;R1和R2是串联的,根据串联分压特点可知𝐼1=𝐼1=2。
2
2
𝐼𝐼3
19.(1)电阻不变时,电流与电压成正比
(2)3 没有调节滑动变阻器滑片就进行读数了 换用最大阻值至少为30 Ω的滑动变阻器
(3)取平均值减小误差 改变灯泡两端的电压 将电压表选用小量程(0~3 V)并联在滑动变阻器的两端 移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2 V时 20.(1)如图所示
(2)不断增大 (3)不断变大 (4)偏大 21.(1)①如图所示
②右 𝐼 𝐼 (2)①R1断路 ②0.36 6 22.(1)①如图所示
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②灯泡短路 ③0.5 (2)0.38 1.596 23.(1)如图所示
(2)电流相等 温度计升高的示数 (3)大于 (4)大于 不成 (5)有热量损失
[解析](3)根据Q=IRt可知,在电流和通电时间相等时,电流通过导体产生的热量与电阻成正比,因为R1>R2,所以Q1>Q2;根据Q=cmΔt可知,在煤油的比热容和质量相等时,温度变化量与热量成正比,所以Δt1>Δt2。(5)在实验过程中,电流通过导体产生的热量没有完全被煤油吸收,所以实验产生误差的主要原因是有热量损失。 24.(1)并 大 (2)50 (3)①如图所示
2
②关 ③200 ④温度
[解析](3)①根据伏安法测量电阻的原理,将电热毯插头与电源电流表串联在电路中即可。③图丙中电流表示数为65 mA=0.065 A,由欧姆定律可得,电热丝电阻R==
𝐼13.0V
=200 Ω。
𝐼0.065A
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