专题八 实验探究
类型一 光学实验
1.探究光的反射定律。
(1)如图甲,先将平面镜A放在水平桌面上,再将硬纸板B 放置在平面镜A上,让激光紧贴硬纸板射向O点。
(2)为了显示光路,硬纸板的表面应 (选填“光滑”或“粗糙”)些,在硬纸板上标出刻度是为了方便测量 的大小。
(3)多次改变入射光的方向,测得了几组数据如表所示,由此可得出,反射角与入射角大小 (选填“相等”或“不相等”)。
序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(4)接下来老师进行了如下演示,先用加湿器使整个教室充满雾气,将平面镜放在一能转动的水平圆台上,在柱M上固定一红色激光笔,使其发出的光垂直射向平面镜上的O'点,其作用是为了显示
的位置,然后打开固定在柱N上的绿色激光笔,使绿色激光射向O'点,出现了如图乙所示的情景,老师沿水平方向缓慢转动圆台,当我们观察到 时,可判断反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
2.(2019·改编预测)为了“探究光反射时的规律”,实验小组的同学选用平面镜、纸板、激光器和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图所示的实验。
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次数
∠i
∠r
1
70°
70°
2
45°
45°
3
30°
30°
(1)实验时让光贴着纸板入射是为了 。
(2)如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板沿EO入射时, (选填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光。
(3)改变光束入射的角度,多做几次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,测量ON两侧的∠i和∠r,将数据记录在表中,根据数据得出的结论是 。
(4)为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当 。
(5)若将一束光贴着纸板沿FO方向射向O点,光将沿图中的OE方向射出,因为在反射现象中, 。
3.(2018·长沙)如图是探究平面镜成像特点的实验装置图。
(1)本实验应选择用 (选填“玻璃板”或“平面镜”)进行实验。
(2)实验中选取完全相同的两支蜡烛A、B,是为了比较像与物的 关系。
(3)小明竖直放好蜡烛A,移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像完全重合,分别记录A和B的位置;多次移动蜡烛A重复实验。实验中如果蜡烛A靠近玻璃板M,则蜡烛B应 (选填“远离”或“靠近”)玻璃板M,才能与蜡烛A的像完全重合。
4.(2018·呼和浩特)如图所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置图。
(1)选择用玻璃板代替平面镜进行实验,主要是为了 (选填“像更清晰”或“确定像的位置”);
(2)实验中,在竖立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
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直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。这种确定像与物大小的方法是 (选填“等效替代法”或“控制变量法”);
(3)在探究实验的过程中,当蜡烛A远离玻璃板时,它的像的大小将 (选填“不变”或“变小”)。
5.(2018·钦州)小明用一个焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像规律,实验如下
(1)实验前,让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中(如图甲),从烟雾中可以观察到凸透镜对光有 (选填“会聚”或“发散”)作用。
(2)探究凸透镜成像规律时,应调节烛焰、凸透镜与光屏中心在 上。
(3)当装置如图乙所示时,烛焰在光屏上成清晰的像,此时的像是倒立、 的实像,那么光屏离凸透镜的距离可能是 (选填序号)。
A.26 cm B.16 cm C.6 cm
(4)实验中蜡烛在原来的位置越烧越短,则像在光屏上的位置会 (选填“往下移”“不变”或“往上移”)。
(5)若将印有字母“F”的纸片(如图丙)放在离凸透镜6 cm的地方,我们能看到的清晰的像是图丁中的 (选填序号)。
6.(2018·邵阳)某物理学习小组在研究“凸透镜成像规律”时,使用的器材如图所示,凸透镜的焦距是10 cm。(刻度尺上标记的点,相邻两点间的距离为10 cm)
(1)实验前,将烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到同一高度,其中凸透镜对光有 的作用。(选填“会聚”或“发散”)
(2)当凸透镜放在D点,蜡烛放在A点左侧,移动光屏直到光屏上得到一个清晰的、倒立的、缩小的实像。生活中的 就是利用这一原理制成的。
(3)当蜡烛与凸透镜距离小于 cm时,无论怎样移动光屏,光屏上都得不到蜡烛的像。
类型二 热学实验
7.(2018·德州)在探究“水沸腾时温度变化的特点”实验中
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(1)安装好实验器材后,为缩短实验时间,小强在烧杯中倒入热水,热水中温度计的示数如图甲所示,此时温度计的示数为 ℃。
(2)当水温接近90 ℃时,每隔1 min记录一次温度,并绘制了图乙所示水温随时间变化的图像,由图像可知,水沸腾时的特点是
。
(3)小强观察到:沸腾时水中气泡的情形为图丙中 图。(选填“A”或“B”)
(4)小强同学想提高水的沸点,换用了火力更大的酒精灯加热,这种做法 (选填“可行”或“不可行”)。
8.(2018·娄底)小明在实验室探究冰熔化和水沸腾时温度的变化特点,根据测量结果画出相关图像。如图甲所示
(1)要完成这两个实验,都需要的测量仪器是钟表和 。
(2)水沸腾时温度计示数如图乙所示,该示数是 段所对应的温度值(选填“BC”或“EF”)。
(3)如图甲所示,BC段该物质的状态为 。
(4)AB段与CD段的倾斜程度不同,这是因为
。
9.(2018·枣庄)某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。
(1)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有天平和 。加热过程中,水和煤油吸收热量的多少是通过 来判断的。
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(2)实验中1、2两个小组记录的实验数据如下表。
实验
组别
液体
质量
/g
初温
/℃
末温
/℃
加热时间/min
1
水
200
25
40
13.5
煤油
200
25
40
6.5
2
水
200
25
40
12
煤油
200
25
40
5.5
通过分析实验数据,能够得出的结论是:
。
(3)图乙是第1组同学绘制的“吸收热量-时间”和“温度-时间”图像,能正确描述该实验真实情况的图像是 (选填序号)。
(4)使质量相同的水升高相同的温度,加热时间应该相同。但1、2两组的同学在交流实验数据时发现,第1组的加热时间明显偏长,其原因可能是 。
(5)这两组同学对图甲的装置进行了改进,将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热,如图丙所示,而不是用两个酒精灯分别加热,这样做的好处是 。
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类型三 力学实验
10.小明看到滑雪运动员从越陡的坡滑下时,越快滑到底端。对此他猜想:“物体离地面高度一定时,斜面坡度越大,物体从静止开始滑到底端的平均速度也越大”。请你设计实验验证其猜想。
(1)实验所需的公式: 。
(2)实验器材除了如图所示的器材,你还需要的测量工具有 。
(3)实验步骤(可用画图结合文字表述)
11.为了探究“当接触面相同时,滑动摩擦力大小与压力的关系”,小明设计了如图所示的实验装置。
(1)实验过程中,弹簧测力计 (选填“必须”或“不必”)沿着水平方向拉着物块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动物块A,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 (选填“有关”或“无关”)。
次数
1
2
3
4
5
6
A的重力/N
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
弹簧测力计读数/N
0.8
1.3
1.6
1.9
2.4
2.8
(3)在实验中小明通过改变物块A的重力进行多次实验,记录的数据如上表。请在下面坐标系中作出弹簧测力计示数随A的重力变化的图像。
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(4)根据图像特点分析当接触面的粗糙程度不变时,滑动摩擦力与接触面受到的压力 。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1位小数)
12.探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究,回答下列问题。
(1)比较图B和图C可知,物体受到的浮力大小与浸入液体中的 有关;
(2)比较图D和图E可知,物体受到的浮力大小与液体的 有关;
(3)比较图C和图 可知,浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关;
(4)图E中物体受到浮力大小为 N。
类型四 电磁学实验
13.(2018·盐城模拟)如图a所示是“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验,小明将许多小磁针放在螺线管周围的不同位置,接通电路后观察各小磁针静止时的指向(小磁针上涂黑的是N极)。然后根据小磁针指向,画出了通电螺线管周围的磁感线,如图b所示。
(1)观察图a和b发现,通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场十分相似。后来,小明对调电源正负极重新实验,发现小磁针静止时N极指向都与原来相反,这说明通电螺线管的磁场方向与 有关。
(2)如果要探究“通电螺线管的磁场强弱与电流大小的关系”,应在图a所示电路的基础上做怎样的改进?答: 。
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(3)本实验中还可以用铁屑来反映通电螺线管的磁场分布,铁屑与小磁针相比,小磁针效果更好,理由 。(写出一条即可)
14.小梦同学自制了一个螺线管如图,制作好后他思考:这个螺线管通电后外部磁场方向与电流方向是否有关呢?请你帮他设计实验并进行判断。
(1)写出你选用的实验器材: 。
(2)简述操作方法、实验现象和结论 。
15.探究“利用磁场产生电流”的实验中,连接了如图所示的实验装置,将实验中观察到的现象记录在下表中。
次数
开关
磁场方向
导体ab的运动方向
电流表的指针
1
断开
上N下S
向右运动
不偏转
2
断开
上N下S
向左运动
不偏转
3
闭合
上N下S
向右运动
向左偏转
4
闭合
上N下S
向左运动
向右偏转
5
闭合
上N下S
向上运动
不偏转
6
闭合
上S下N
向下运动
不偏转
7
闭合
上S下N
向右运动
向右偏转
8
闭合
上S下N
向左运动
向左偏转
(1)实验中,通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(2)通过比较实验次数 可知:在导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与磁场方向有关。
(3)通过比较实验次数3和4(或7和8)可知:在磁场方向一定时,感应电流的方向与 有关。
(4)小芳通过以上实验分析得出:闭合电路中的一部分导体在磁场中做 时,导体中就会产生感应电流。
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(5)在探究实验中,小芳发现每次电流表指针摆动的角度不同,猜想可能与导体切割磁感线运动的速度有关。她猜想的依据是速度越大,动能越大,转化成电能就越多。
小芳为了验证自己的猜想,利用如图装置进行多次实验(导体运动区域的磁场强弱相同)。同一实验,应使导体做 (选填“匀速”或“变速”)运动。下表是实验测得的数据,分析数据可得出结论:在磁场强弱相同时, 。
实验次数
1
2
3
4
5
6
速度v/cm·s-1
1
2
3
4
5
6
电流I/mA
2.0
4.0
5.9
8.1
10.2
11.8
16.在探究利用磁场产生电流的实验中,连接了如图所示的实验装置。
(1)小雨将磁铁向下插入螺线管时,观察到灵敏电流计的指针向左偏转,这表明闭合电路的一部分导体做 运动时能产生电流。
(2)心宇将磁铁从螺线管中向上拔出,你认为她会观察到灵敏电流计的指针 (选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”)。
(3)通过(1)、(2)两步实验,可以得出感应电流的方向与 有关。你认为感应电流的方向还与 有关。
(4)她们还想探究“感应电流的大小与哪些因素有关”。她们应该通过观察 来判断产生的电流的大小,请你帮她们设计一个实验方案: 。
类型五 新情景探究实验
17.为了研究影子长度与哪些因素有关,某科学兴趣小组的同学做了如图的实验:在水平地面上竖直固定一根长杆,长杆上装有一个可以上下移动的点光源A,再在地面上竖立一根短木条(短木条始终低于点光源A)。
(1)保持短木条的长度和位置不变,该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动,测得数据如下表:
点光源的高度H/cm
20
30
40
50
60
影子长度L/cm
30
15
10
7.5
6
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则该科学兴趣小组同学做此实验想探究的问题是 。
(2)分析上述实验数据还可发现:在点光源逐渐上移过程中,若点光源高度的增加量相同,则影子长度L的变化量 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)图中s可表示点光源到短木条的距离,如果要研究影子长度L与点光源到短木条的距离s的关系,应如何操作 。
18.科学源于生活又高于生活,日常生活中的许多现象往往隐含着科学道理,学习科学要善于观察,善于发现。
【生活发现】①自行车在烈日暴晒下,车胎容易发生爆炸。
②压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力。
【提出问题】一定质量的气体产生的压强与哪些因素有关?
【建立假设】
假设一:一定质量的气体产生的压强可能与气体的温度有关。
假设二:一定质量的气体产生的压强可能与气体的 有关。
【实验验证】为验证假设一,进行如下操作。
步骤一,取一根长约为1米、一端封闭的细玻璃管,在室温(20 ℃)下用水银封闭一段空气柱,将玻璃管竖直固定,并在玻璃管上标出水银柱下表面的位置如图所示。
步骤二,将空气柱浸入50 ℃的水中,待水银柱不再上升后,往玻璃管内注入水银直到 为止。
步骤三,将空气柱浸入80 ℃的水中,重复实验。
【现象描述】空气柱的温度越高,上方的水银柱也越长。
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【得出结论】 。
【评价交流】科学猜想往往需要一定的事实作为依据,请为猜想“气体产生的压强还可能与气体的质量有关”,列举一事实作为依据 。
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答案精解精析
必胜题·测易
1.答案 (1)竖直 (2)粗糙 反射角和入射角
(3)相等 (4)法线 入射绿光、入射红光和反射绿光看起来重合
2.答案 (1)显示光路 (2)不能 (3)反射角等于入射角 (4)进行多次实验 (5)光路可逆
3.答案 (1)玻璃板 (2)大小 (3)靠近
4.答案 (1)确定像的位置 (2)等效替代法 (3)不变
5.答案 (1)会聚 (2)同一高度 (3)缩小 B (4)往上移 (5)A
6.答案 (1)会聚 (2)照相机 (3)10
7.答案 (1)68 (2)继续吸热,温度不变 (3)A (4)不可行
8.答案 (1)温度计 (2)EF (3)固液共存 (4)比热容不同
9.答案 (1)秒表 加热时间长短 (2)质量相同的水和煤油升高相同温度,吸收的热量不同 (3)C (4)酒精灯的火焰大小不同 (5)在相同的时间内水和煤油吸收的热量相同
10.答案 (1)v=st (2)停表、刻度尺 (3)实验步骤
①如图所示,把木块固定在A点,用刻度尺测出滑块到长木板底端的距离s1;②让滑块从一定高度由静止释放,用停表测出滑块从释放点到长木板底部用的时间t1;③把木块移动到B点,让滑板从同一高度静止释放,重复以上步骤,测得s2,t2;④把木块移动到C点,重复③实验;⑤计算并比较各次实验的平均速度,检验猜想是否正确。
11.答案 (1)必须 等于 (2)无关 (3)如图
(4)成正比 0.4
12.答案 (1)体积 (2)密度 (3)D (4)0.8
13.答案 (1)电流方向 (2)再在电路中串联一个滑动变阻器
(3)小磁针能更好的显示出各点的磁场方向
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14.答案 (1)电池、开关、导线、若干小磁针
(2)用导线将电池、开关和螺线管串联在一起,在螺线管周围摆放一圈小磁针,闭合开关观察所有小磁针N极的指向;断开开关,对调电池的正负极接线,闭合开关后观察到小磁针N极的指向与前一次相反;说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关
15.答案 (1)电流表的指针是否偏转 (2)3、7或4、8
(3)导体切割磁感线运动方向 (4)切割磁感线运动
(5)匀速 感应电流的大小与导体切割磁感线运动的速度成正比
16.答案 (1)切割磁感线 (2)向右偏转 (3)导体切割磁感线运动方向 磁场方向 (4)电流计指针偏转角度的大小 保持磁场强弱不变,改变导体切割磁感线运动的速度,观察电流计指针的偏转角度;或保持导体切割磁感线运动的速度不变,改变磁场的强弱,观察电流计指针的偏转角度
17.答案 (1)影子长度与点光源的高度的关系 (2)减小
(3)保持短木条的长度和点光源的高度不变,改变短木条的位置,观察和记录影子的高度。
18.答案 体积或密度 水银柱下表面回到标记处
一定质量的气体体积不变时,温度越高,产生的压强越大
篮球内气体充得越多,越难被压缩(其他合理答案也可以)
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