浙江省中考科学总复习专题练习11 物理探究实验含答案.docx
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浙江省中考科学总复习专题练习11物理探究实验含答案
TYPE11专题11 物理探究实验
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物理实验探究题在中考时一般有两种类型,一类是力学实验探究题,另一类是电学实验探究题。
力学实验探究题的内容一般涉及这些内容:
有关运动和力关系的探究、有关影响摩擦力大小因素的探究、有关压强的探究、有关影响动能或势能大小因素的探究等。
电学实验探究题往往涉及以下内容:
有关影响电阻大小因素的探究、有关电路中电流和电压关系的探究、有关伏安法测电阻和功率的探究、有关影响电流热效应的因素的探究等。
类型一 力学探究实验
考向一 有关运动和力关系的探究
1[2018·连云港]在学习《速度》一节内容后,同学们想探究纸锥下落快慢与锥角以及扇形半径的关系。
他们用普通复印纸裁出3个不同规格的扇形纸片,制成了如图T11-1甲所示的3个纸锥。
实验中,纸锥每次从相同高度由静止释放,用停表多次测量每个纸锥下落的时间,取平均值后记录在表格中。
图T11-1
纸锥
编号
下落高
度h/m
扇形纸片
半径r/cm
剪掉的扇形
圆心角θ/°
纸锥锥
角a/°
下落时
间t/s
1
1.9
10
90
81.9
2.20
2
1.9
10
135
71.1
1.84
3
1.9
5
90
81.9
2.20
（1）对于纸锥下落前的初始位置,有图乙所示的两种摆放方式,你认为正确的是 （选填“A”或“B”）。
（2）分析表中数据,根据实验探究目的,你得出的结论是 。
（3）小明随后用同种纸张制成了质量相等的两个纸锥,如图丙所示,其中4号纸锥的锥角比5号纸锥的锥角大。
如果从相同的高度同时由静止释放两个纸锥,以下选项正确的是 。
A.4号纸锥先到地面
B.5号纸锥先到地面
C.两个纸锥同时到达地面
（4）如果纸锥在到达地面前做匀速直线运动,设4号纸锥匀速下落时所受阻力为f1,5号纸锥匀速下落时所受阻力为f2,则f1 （选填“>”“<”或“=”）f2。
【解法指导】力能改变物体的运动状态,是这类探究问题的核心所在。
当物体所受合力的方向与运动方向相同时,物体将做加速运动;当物体所受合力的方向与运动方向相反时,物体将做减速运动;当物体所受合力的方向与运动方向不在一条直线上时,物体将做曲线运动;当物体受平衡力或不收任何外力时,物体将保持静止或匀速直线运动状态。
能改变物体运动状态的力,最常见的就是摩擦力。
因此这类探究题往往与物体受到的摩擦力联系在一起。
当然在这类探究问题中,二力平衡知识的应用是及其重要的。
1.[2018·湖州]小华和小丽在观摩一次自行车比赛中,看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图T11-2所示。
图T11-2
（1）骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?
小华提出了疑问。
一旁的小丽说:
“要想转弯,必须受力。
身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力。
”小华觉得小丽“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为 。
（2）我们平时骑自行车转弯时,身体的倾斜没有这么明显。
可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?
且靠内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显。
使骑行的自行车转弯的力的大小,可能与哪些因素有关呢?
小华和小丽提出了两种猜想。
猜想一:
可能与骑行的速度有关。
猜想二:
可能与圆弧形跑道的半径有关。
图T11-3
（3）接着,小华和小丽一起设计实验,并在实验室里通过实验验证猜想一。
把半径为0.5米的半圆轨道（左端连着横杆）通过横杆在O点与墙壁活动连接（能绕O点在竖直方向自由转动）,轨道静置于压力传感器上时,传感器示数为1牛。
让质量为30克的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下,如图T11-3所示。
观察、记录每次压力传感器达到的最大示数（注:
小钢球到达最低点时的示数最大）,记录如下表。
小钢球初始位置
A
B
C
距压力传感器高度/米
0.5
0.4
0.3
压力传感器达到的最大示数/牛
1.90
1.78
1.66
该实验可以得出的结论是 。
若要验证猜想二,从控制变量角度考虑,需对上述实验进行哪两项改变?
（不考虑小钢球与轨道之间的摩擦）① ;
② 。
（4）实验后,他俩在与同学们的交流中,有了新的猜想:
让骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。
于是,他俩又展开了后续实验探究……
2.[2016·金华]科学探究源于观察和问题。
拓展性小组同学观察到下列现象,跳伞运动员在未打开降落伞时下落很快,打开降落伞后下落速度会减小;“瓢泼大雨”以很快的速度降落到地面,而“毛毛细雨”则缓慢地飘落到地面。
【查阅资料】物体从高空下落时,速度越来越大,所受阻力也越来越大,当阻力增大到与重力相等时,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度被称为物质下落的收尾速度。
【提出问题】物体从高空下落时的收尾速度与什么有关?
【建立猜想】①可能与物体的横截面积有关;
②可能与物体的 有关。
【设计方案】同学们经讨论后认为,可以用小球作为理想化模型来代替生活中的不规则物体作为研究对象进行探究。
于是同学们决定取5个不同小的球进行实验,在相同环境条件下,分别从一定高度（足够高）由静止下落,来研究小球从高空下落时的收尾速度与哪些因素有关。
小球编号
1
2
3
4
5
小球质量m/g
2
5
5
5
45
小球半径r/m
0.05
0.05
0.10
0.25
0.15
小球收尾速度v/（m·s-1）
16
40
10
1.6
?
【得出结论】
（1）比较1、2号小球的相关实验数据,可以得到的结论是 。
【拓展应用】
（2）根据表中数据,推测5号小球的收尾速度v= m/s。
（3）请你结合上述探究,解释“跳伞运动员打开降落伞后比打开降落伞前收尾速度小”的原因是 。
考向二 有关浮力的探究
2[2018·淄博]小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究“浮力大小与排开液体的重力的关系”。
（1）部分实验操作步骤如图T11-4所示,遗漏的主要步骤是 ,若将遗漏的步骤标注为D,最合理的实验步骤顺序是 。
（用实验步骤对应的字母表示）
实验步骤
A
B
C
D
弹簧测力计
示数/N
1.6
1.8
0.5
0.3
图T11-4
（2）小明进行实验并把数据记录在表中。
从表中数据可知石块受到的浮力是 N,排开液体的重力是 N。
小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是 ,接下来的实验操作应该是 。
（3）实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小。
【解法指导】有关浮力的探究实验主要有两个方面的探究:
影响浮力大小因素的探究和浮沉条件的探究。
在探究决定浮力大小的因素时,会出现多个变量,因此必须注意控制变量法的应用。
在题目中往往会出现一些干扰的因素,比如物体的密度、形状、重力、浸入的深度等等,在解题要注意排除。
浮力大小只与排开液体的体积和液体的密度有关。
1.[2018·舟山]某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒探究“浮力的大小与排开液体多少的关系”,设计了如下实验步骤和数据记录表格:
图T11-5
①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。
②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。
③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。
④读出量筒内水面位置升高后的刻度。
⑤计算铁块排开水的体积,求出铁块排开的水受到的重力。
铁块浸没时弹簧测力计的示数/N
铁块在水中受到的浮力/N
水的体积/cm3
水和铁块的总体积/cm3
排开水的体积/cm3
排开的水受到的重力/N
（1）实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是 。
补充完整后,完成实验。
分析数据得出结论:
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
（2）实验后,该组同学进行了反思:
①量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出 ,从而不能得出实验结论。
②通过以上实验得出的结论不可靠,理由是 。
A.没有进行多次重复实验
B.没有换用其他液体进行实验
C.没有进行物体部分浸入水中时的实验
2.[2017·宁波]为何漂浮在水面上的竹筷一般都是横躺着而不是竖直的?
这一现象引起了小科的思考。
【思考】漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用,因为它们是一对 力,所以竹筷应该能竖直地静止在水面上,但事实并不如此。
【实验】小科以内含金属块的中空细塑料管模拟竹筷进行实验探究。
如图T11-6所示,把一个质量适当的金属块固定在一根底端封闭的中空细塑料管内的不同位置后,分别轻轻地竖直放到水和浓盐水中,观察它是否能始终保持竖直。
观察到的实验现象如下表:
图T11-6
金属块位置
液体
a
b
c
d
水
不能
不能
能
能
浓盐水
不能
不能
不能
能
【分析】
（1）把金属块和塑料管视为一个物体,金属块位置的改变,会改变物体的 位置。
相同条件下,这一位置越低,细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。
（2）分析金属块固定在c点时,细管放入水和浓盐水中时的实验现象可知,相同条件下,浮力作用点的位置相对细管底端越 （选填“高”或“低”）,细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。
其实,上述实验现象还需要用杠杆、能的转化等知识来解释,有待于继续研究……
3.[2016·湖州]小明在学习物体浮沉条件时,由于调制食盐水密度的操作不够精准,导致实验中鸡蛋很难悬浮在食盐水中。
于是他对实验进行了改进:
分别用量筒和烧杯等器材配制了三杯不同质量分数的酒精溶液,其中图甲B烧杯中的酒精与水的体积比为9∶6。
用注射器吸取密度为0.9克/厘米3的食用油,分别在三杯酒精溶液中部注射一团油滴,一段时间后,如图T11-7甲所示。
再过一段时间后,小明观察到油滴所处的状态如图乙所示。
为此,他做了如下探究:
图T11-7
【提出问题】
【建立假设】假设一:
可能是油滴的密度变小了。
假设二:
可能是酒精溶液的密度变大了。
【实验方案】针对假设一的实验:
用注射器吸取图乙任一烧杯中的油滴,将油滴注入某一溶液中,观察其浮沉状况。
针对假设二的实验:
先测定酒精溶液密度为ρ1,敞口放置一段时间后再次测定它的密度为ρ2,比较ρ1和ρ2的大小。
【得出结论】油滴密度不变,酒精溶液密度变大。
请回答:
（1）根据小明所作的假设,推测小明所提的问题是:
?
（2）针对“假设一”的实验中,提到的某一溶液是 。
（3）小明经过思考,对“酒精溶液密度变大”这一结论作出合理的解释,即 。
考向三 有关压强的探究
3[2017·金华]某兴趣小组用如图T11-8所示装置进行探究影响液体内部压强的因素实验。
图T11-8
已知:
①a、b两点压强等于外界大气压（大气压保持不变）;②a点压强等于a点上方液柱压强与左管内气压p1之和;③b点上方压强等于b点上方液柱压强与右管内气压p2之和;④液体1和液体2密度不同。
该小组同学先关闭K2打开K和K1,用抽气机抽气,进行多次试验;再关闭K1打开K和K2,重复上述操作,具体数据记录如下表:
液体
种类
液体1
液体
种类
液体2
实验
次数
第一
次
第二
次
第三
次
实验
次数
第四
次
第五
次
第六
次
液柱高
度h1/cm
10
20
30
液柱高
度h2/cm
10
20
30
左管内气
体压强
p1/kPa
99
97
95
右管内气
体压强
p2/kPa
100
99
98
（1）以下探究过程所用到的方法与本实验中所用到的方法明显不同的是 。
A.探究磁极间的相互作用规律
B.探究压力的作用效果与受力面积大小的关系
C.探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系
D.探究物体重力势能大小与物体被举高高度的关系
（2）通过比较第一次和第四次所测得的数据,可以探究 。
（3）通过比较第四、第五、第六三次所测得的数据,可以得出的结论是
。
（4）探究液体压强与密度关系时,为了使结论更具普遍性,该小组同学还应如何继续实验（请写出实验思路,不需要具体步骤） 。
考向四 有关功和能的探究
4[2018·台州]将普通塑料水管进行改装,能做多个实验。
将塑料水管①侧面开口并标上刻度,再将塑料水管②在侧面不同高度开两个大小合适的口。
（1）将两根塑料管按图T11-9甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从管②的其中一口放入后,静止释放。
观察并记录 。
取出钢球,将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,重复实验。
该实验可验证动能大小与 的关系。
（2）将两根塑料管按图乙连接验证“重力势能大小与质量的关系”请你写出实验步骤:
。
图T11-9
【解法指导】有关功和能的探究着重于机械能的探究。
机械能包括动能和势能,其中动能大小与物体的质量和速度有关,重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关,因此在实验设计时会出现控制变量法的运用。
其次功和能大小的体现会用到转换法。
本题中能量的大小可以通过观察滑块被撞击后移动的距离来表示,钢球在管②不同的高度可以控制钢球的速度或钢球被举高的高度。
1.[2018·金华]相关资料表明,大部分重大交通事故都是因为汽车超载、超速造成的。
兴趣小组决定对超载、超速问题进行一次模拟探究,经过讨论后认为,可以用小球作为理想模型,代替汽车作为研究对象。
如图T11-10,将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下,推动同一小木块向前移动一段距离s后停下来。
完成甲、乙、丙三次实验,其中h1=h3>h2,mA=mB图T11-10
（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制 相同。
（2）实验中超载、超速带来的危害程度用 表示。
（3）探究超载带来的危害时,选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较。
（4）为比较超载、超速带来的危害程度,兴趣小组利用上述器材进行定量研究。
得到数据如下表:
小球
质量/克
高度/厘米
木块移动距离/厘米
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
请根据上表数据分析,货车超载20%与超速20%两者相比,潜在危害较大的是 。
2.[2018·包头]在“探究物体动能与质量和速度的关系”实验中,将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离,如图T11-11所示。
图T11-11
实验
次数
钢球质
量m/g
钢球下摆
高度h/cm
木块滑行
距离s/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30
（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是 。
（2）从上表数据可以看出,实验中控制了 相同,从而探究动能与 的关系。
（3）第1次实验时若不考虑能量损失,钢球对木块最多可做 J的功;第3次实验时,木块被撞后滑出木板无法记录数据,需要重做第三次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度,你认为应当采用 同学的建议。
（g取10N/kg）
（4）由上述实验数据和现象可得出结论:
。
3.[2018·宁波]据报道,高空坠物伤人事件时有发生。
某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究:
实验器材:
1cm厚的石膏板若干,质量为50g的鸡蛋数枚。
实验过程:
无风环境下,将鸡蛋从楼上静止释放,砸中铺在草坪上的石膏板,记录实验现象。
实验序号
楼层
实验现象
1
5
鸡蛋破碎,石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2
15
鸡蛋破碎,石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3
25
鸡蛋破碎,发出巨响,石膏板被击穿
（1）实验中,鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过 反映出米。
（2）根据实验现象,可以得出:
同一物体从高空落到地面的破坏力与 有关。
（3）实验后,小科对高空落下的雨滴不会对人造成伤害感到好奇。
他通过查阅资料知道:
雨滴从高空落下的过程中,受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比,达到最大速度后,雨滴匀速落向地面。
雨滴下落过程中机械能 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
对于下落的雨滴不伤人的现象,小科将进一步探究。
4.[2017·衢州]大家都知道:
“摩擦生热”。
那摩擦做功与生热之间存在怎样的关系?
图T11-12
焦耳等科学家运用多种方法、不同实验,测出做功（W）和做功产生的热（Q）两者之间的比值关系。
其中最经典的是1847年焦耳设计的桨叶轮实验:
如图T11-12甲,在一个装满水的绝热桶里放入铜制的翼轮,多次用下落的重物带动翼轮上的叶片转动,转动的叶片与水摩擦,产生的热使水的温度升高。
焦耳通过测量 和重物下落的距离,计算出重物做的功,即翼轮克服水的摩擦所做的功（W）;测量绝热桶中水升高的温度,从而计算出水吸收的热（Q）。
（1）焦耳做这个实验的目的是 。
（2）小柯利用刻度尺、温度计、天平、双层真空平底圆柱体保温杯、水等器材,粗略测量做功和做功产生的热之间的比值关系。
具体方案是:
①用刻度尺测量空保温杯内部高度,记为h杯。
②用天平称量一定质量的水,记为m水,用温度计测出水的温度,记为t1。
③将水倒入保温杯中,测量杯中水的高度,记为h水。
计算出h杯-h水,这也就是杯中水下落的高度。
④在保温杯盖子上安装一支分度值为0.1℃的温度计（连接处密闭绝热）,盖紧保温杯,如图乙所示。
⑤ （填写操作）,计算出水的重力所做的功（W）。
⑥测出杯中水的温度,记为t2,计算出水吸收的热（Q）。
⑦根据步骤⑤⑥中的数据,得出两者的比值关系。
5.[2017·温州]根据能量转化与守恒定律,在与外界没有热传递的条件下,物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。
为了验证此规律,某兴趣小组设计了如图T11-13所示的实验:
在容器里装一定质量的水,中间装上带有叶片的转轴,转轴上绕上绳子,绳子另一端通过滑轮与一重物相连;当重物下降时,绳子拉动转轴转动,带动叶片旋转,使容器里的水温度升高,结合水的比热容计算出水增加的内能,以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
图T11-13
（1）为了完成此实验,除已提供测质量的电子天平外,还需要的测量工具有:
。
（2）兴趣小组在实验过程中发现,水内能的增加量小于重物做功的大小,请写出造成这种现象的一种原因:
。
（3）改进实验后,获得了如下数据,规律得到验证。
实验序号
重物质量/千克
下降高度/米
升高温度/℃
1
20
5
0.5
2
20
10
1.0
3
20
15
1.5
4
10
10
0.5
5
30
10
1.5
6
40
10
2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5℃,则25千克的重物需下降 米。
类型二 电学探究实验
考向一 有关电流与电压、电阻的关系的探究
5[2018·温州]为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的电源、滑动变阻器（20欧 2.5安）等器材按图T11-14甲方式连接电路,进行如下实验。
图T11-14
①将4欧的R1接入电路,当电压表示数为4伏时,记录电流表的示数。
②用R2替换R1,发现无论如何左右移动滑片P,电压表指针在4伏的刻度左右摆动,但无法准确指在4伏的刻度线上。
老师告知小明:
滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,因此无法连续改变接入电路的有效阻值,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,会导致步骤②现象发生。
③用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器,并按图丙方式接入电路,继续实验。
通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏,此时电流表示数如图丁所示。
（1）图丁中电流表的示数为 安。
（2）步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,则小明应如何调节滑片P和旋钮触片Q,使电压表示数为4伏?
。
（3）小明利用图甲电路继续他的探究实验,仍保持定值电阻两端的电压为4伏,则下列定值电阻可用来替换R1进行实验的有 （可多选）。
A.15欧B.25欧
C.35欧D.45欧
【解法指导】在探究电流与电压、电阻关系的实验中,首先要注意实验设计的核心思想——控制变量法。
即当探究电流与电阻的关系时,需保持电压不变;而在探究电流与电压的关系时,需保持电阻不变。
为了实现控制变量法,该实验中的变阻器相当重要,它不仅能分担电压保护电路,而且能控制用电器两端的电压。
另外我们在表述此类探究问题的结论时,一定要注意结论的前提条件的表述,即要体现控制变量的内涵。
1.[2017·嘉兴]在探究电流与电压关系的实验中,同学们设计了如下三种电路:
图T11-15
（1）甲同学认为图b电路比图a电路好,理由是:
。
乙同学认为图c电路比图b电路更好,理由是图c电路便于多次实验。
（2）乙同学利用图c电路（其中电阻R=5Ω）完成了本实验,测得数据如下:
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.2
2
2
0.4
3
4
0.8
分析表格数据,可得出的结论是 。
（3）实验操作过程中,丙同学发现滑动变阻器损坏,但经过思考后利用图b电路最终也完成了多次实验,该同学的做法是 。
2.[2017·宁波]做“串联与并联电路中电流、电压的关系”实验时,实验用的两个灯泡L1、L2上分别标有“2.5V”和“3.8V”字样,电源电压恒为2.5V。
图T11-16
（1）串联时,小科连接了如图T11-16甲所示的电路。
闭合开关,两灯均不发光。
小科猜想是灯泡L1的灯丝断了,就用一根导线的两端在灯泡L1两接线柱处同时试触,若看到灯泡L2 ,说明小科的猜想正确。
（2）并联时,小科连接了如图乙所示的电路。
闭合开关前,小科检查发现电路连接有误,但只要改动一根导线即可。
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