29实验探究题
23．（2018•淄博）下图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：6V的电源一个，电流表（0﹣0.6A，0～3A）。电压表（0﹣3V，0～15V）各一个，开关一个，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，“20Ω 1A”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，实验中数据读取准确无误。
（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 电阻不变时，电流与电压成正比 的规律。
（2）探究电流与电阻的关系时，测得的几组数据如下表所示。由于操作不当，导致表中第 3 次实验的数据存在错误，出错的原因是 滑动变阻器滑片没有调节就读数了 。纠正错误以后，小明用30Ω的电阻替换15Ω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）： 换用最大阻值至少为30Ω的变阻器 。
实验次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.24
（3）利用该实验电路图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 取平均值减小误差 ；将定值电阻换成小灯泡后，利用该实验电路图还可以“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 改变灯的电压 。若被测小灯泡的额定电压为3.8V，在调节滑片使小灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确达到3.8V．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 将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端 ；闭合开关， 移动变阻器的滑片，当电压表示数为2.2V时 ；读出此时电流表的示数；计算小灯泡的额定功率。
13
【分析】（1）电阻不变时，电流与电压成正比；
（2）研究电流与电阻关系时，要控制电阻的电压不变，根据串联电路的规律和欧姆定律，求出第2次实验时滑动变阻器接入的阻值；
由欧姆定律，分析在第3次实验数据，由欧姆定律和电阻的串联求出变阻器连入电路中的电阻，据此分析；
（3）测量定值电阻的阻值，实验中进行多次测量，其目的是：取平均值减小误差；利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是改变灯的电压；
根据串联电路电压的规律，当灯变阻器的电压为6V﹣3.8V=2.2V时，灯的电压为3.8V，电压表大量程分度值为0.5V，故测量3.8V电压误差较大；
而电压表小量程分度度值为0.1V，故测量2.2V电压较为准确，据此确定实验步骤。
【解答】解：（1）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，归纳得出电阻不变时，电流与电压成正比的规律；
（2）①当接入电阻R2=10Ω时，电路中的电流为I2=0.3A，根据串联电路的规律和欧姆定律，此时滑动变阻器接入的阻值为：
R===10Ω，
在第3次实验中，由欧姆定律，R总===25Ω，
将R2换为R3=15Ω时，根据电阻的串联，变阻器的电阻R滑=25Ω﹣15Ω=10Ω，即滑动变阻器滑片位置不动，故第3次实验时，没有移动滑片就读电流表示数了；
由于电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比，故应该为0.2A；
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（3）利用该实验电路图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：取平均值减小误差；将定值电阻换成小灯泡后，利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是改变灯的电压；
根据串联电路电压的规律，当灯变阻器的电压为6V﹣3.8V=2.2V时，灯的电压为3.8V，故可将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端，而电压表小量程分度度值为0.1V，故测量2.2V电压较为准确；
故断开开关，将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端，闭合开关，移动变阻器的滑片，当电压表示数为2.2V时，读出此时电流表的示数；计算小灯泡的额定功率。
故答案为：（1）电阻不变时，电流与电压成正比；（2）3；滑动变阻器滑片没有调节就读数了；换用最大阻值至少为30Ω的变阻器；（3）取平均值减小误差；改变灯的电压；将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端；移动变阻器的滑片，当电压表示数为2.2V时。
【点评】本题探究电流与电压、电阻关系，考查控制变量法、欧姆定律的运用、对器材的要求及对实验方案的设计。
21．（2018·贵阳）如图甲所示，是科技迷小明制作的“真空炮”模型：在一根两端开口、内壁光滑、水平放置的透明塑料管左端管口处，放置一枚弹丸；管口两端各有一块可自由开合的挡板；靠近管口右端连接一抽气机。抽气一段时间后，迅速将挡板1打开，弹丸便可冲开挡板2从管右端射出。
弹丸从管口射出的出口速度与哪些因素有关呢？小明提出了如下猜想：
A：与弹丸的形状有关 B：与弹丸的直径有关 C：与塑料管的长度有关
小明在塑料管壁两侧安装了多套光电传感计时器，用于测量弹丸在管中不同位置的运动速度。
请完成下列各实验步骤的填空：
（1）抽出挡板1时，弹丸受到的动力来自于其两端气体的 气压差 。
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（2）探究猜想A时，控制其他因素相同，分别用球形与弹头形弹丸进行实验，测得弹丸速度大小随运动位置变化关系的图象（如图乙所示），则出口速度较大的是 弹头形 弹丸。
（3）探究猜想B时，小明仅换用底面直径不同的两枚弹头形弹丸重复上述实验，发现直径越小的弹丸，出口速度越小。你认为直径小的弹丸出口速度小的原因可能是 直径越小，质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变，速度减小的快 。
【解答】解：（1）抽气机将透明塑料管内的气体抽出，管内气体压强减小，外界大气压大于里面的大气压，里外气压差将弹丸压出；
（2）由图乙知，弹头形弹丸的出口速度大；
（3）探究猜想B即探究弹丸从管口射出的出口速度与弹丸的直径的关系时，需要控制弹丸的质量一定，改变弹丸的直径，而小明仅换用底面直径不同的两枚
10．（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，如图甲所示。
（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 力是改变物体运动状态的原因 。
（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？且靠近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。
（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
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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，如图乙所示，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 在其它条件相同时，使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大 。
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 改变圆弧形跑道的半径 ；② 让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下 。
（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……
【分析】（1）力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因；
（3）比较表格中的数据知，根据控制变量法和实验目的得出结论；
根据控制变量的要求退出改进措施。
【解答】解：（1）力是改变物体运动状态的原因，转弯时，运动方向改变，运动状态发生改变，一定是受到力的作用，所以“要转弯，必须受力”；
（3）要验证猜想：“骑行的自行车转弯的力的大小可能与骑行的速度有关”，实验中需要控制控制小球的质量相同、圆弧形跑道的半径相同，使同一小球从不同的高度滚下来，从而使得小球到达压力传感器的速度不同，根据表格数据知：距压力传感器高度越高，压力传感器示数越大，故可以得出：在其它条件相同时，使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大；
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若要验证猜想二即骑行的自行车转弯的力的大小，可能与圆弧形跑道的半径有关，需要控制小球的质量相同、下落的高度相同，圆弧形跑道的半径不相同，故需要①改变圆弧形跑道的半径；②让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下。
故答案为：（1）力是改变物体运动状态的原因；（3）在其它条件相同时，使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大；①改变圆弧形跑道的半径；②让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下。
【点评】本题考查了用控制变量法分析和设计实验，考查学生的分析解答能力，难度不是很大。
24(2018·广州)小明把两端开口的细玻璃管插入水中，发现管内的液面上升(如图27)他查资料得知；管内外液面高度差与水温、管的内径有关.小明想利用这支细玻璃管探宄管内外液面高度差与水温的定量关系，请你帮他设计实验方案。
(1)实验器材：细玻璃管、__________
(2)实验步骤(可画图或文字表述)
(3)设计记录数据的表格。
24. （1）烧杯、温度计、刻度尺、热水
（2）①往烧杯加入适量的热水，将细玻璃管和温度计插入水中；
②等细玻璃管内液面和温度计示数稳定时，用刻度尺测出液面高度差和温度计读数，并记录在表格中；
③5分钟后用刻度尺测出液面高度差和温度计读数，并记录在表格中；
④重复步骤③多次实验。
（3）
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27. （2018·广西北部湾）(7分)在测量小灯泡的电阻的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)为了测量更精确.电压表应选择的量程是0—_____ (选填 “3”或“15”)V。
(2)小明按图19甲连接好电路后，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮，电流表有示数，电压表无示数。则故障原因可能是小灯泡_____(选填“短路”或“断路”)
(3)排除故障后，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图19乙所示，为_______ A.
(4)接着调节滑动变阻器滑片，让电压逐次下调，使灯丝温度不断降低，小灯泡变暗直至完全不发光，测量数据如下表所示。
综合分析可知，实验中滑动变阻器的滑片逐渐向____ (选填 “左”或“右")端滑动:随着灯丝温度降低，小灯泡的电阻值变_____ (选填 “大”或“小”).
(5)小明还设计了如图20所示的电路，测出另一小灯泡的额定功率。已知滑动变阳器的最大阻值为,小灯泡的额定电压为U额。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S，，调节的滑片，使电压表的示数为U额;
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②接着_____________________________________________；
③调节R1的滑片调至最左端，记下电压表示数将的滑片调至最右端，记下电压表示数为，小灯泡额定功率的表达式: P=_______(用、U额，、表示) 27、（1）3；（2）短路；（3）0.3A；(4)左，小；（5）②只闭合开关S、，调节的滑片，使电压表的示数仍为；③
29．(2018·咸宁)（7分）朵朵和同学们在做电学实验过程中
（1）朵朵和同学们经过讨论，依次完成了“探究电流与电压的关系”三次实验电路的设计，如图12。由图甲改进为图乙是为保证实验过程中 这一因素不变；由图乙改进为图丙是因为使用滑动变阻器既能保护电路，又能通过调节使电阻R两端的电压 （选填“改变”或“保持不变”）。
（2）请用笔画线代替导线，帮助朵朵按电路图丙将图13中实物电路连接完整
（3）朵朵连完电路，闭合开关后，发现两只电表的指针总在晃动。请分析造成这一现象的原因：电路存在 。
（4）在继续用图13的实物电路探究“电流与电阻的关系”时，朵朵先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，记下电流值；再将5Ω电阻换成10Ω电阻，她下一步操作是：将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端移动。
（5）朵朵和同学们完成上述探究活动后，想测量一只额定电压为2V小灯泡的额定功率，但发现电压表被别的同学拿走了，于是她借助一个10Ω的电阻，设计了如图14所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率。具体操作如下：
①只闭合开关S1、S2调节滑动变阻器，使电流表的示数为 A时，小灯泡恰好正常发光；
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②只闭合开关S1、S3，保持滑动变阻器滑片的位置不变，读出电流表示数为I。
③P灯= （用已知量和测量值表示，数值要求带单位）。
29．（7分）（1）电阻 改变
（2）
（3）接触不良
（4）B
（5）①0.2A ③2V（I-0.2A）
35. (2018·山西)网上传说，坦桑尼亚一个名叫姆佩巴的学生急于上课，将热牛奶放进了冰箱，令他惊奇的是，这杯热牛奶比同时放入冰箱中的冷牛奶先结冰。有人把这种现象叫做“姆佩巴效应”。你认为传说中的“姆佩巴效应”是真的吗？请你设计一个方案，验证这个说法是否正确。（温馨提示：注意实验方案的可操作性）
(1)实验器材： ;
(2)实验步骤： ;
(3)实验结论： ;(开放性试题，答案合理即可)
35.(1)两个相同的杯子、热水、冷水、冰柜、钟表
(2)①在两个相同的杯子中，分别装入适量的等质量的热水和冷水；②将两杯水同时放入同一冰柜中进行冷冻；③每隔适当时间，观察水的状态变化情况.
(3)若热水先结冰，则传说中的说法是真的；若冷水先结冰或同时结冰，则传说中的说法是假的。
32．(2018·陕西)太阳光在通过透镜时会被会聚或发散，那么声音在传播途中遇到不同介质时，会不会像光一样也被会聚或发散呢？在老师的帮助下，同学们用音叉、三个相同的气球（内部充有不同气体）、示波器、麦克风等器材设计了如图1所示的实验装置，并进行了如下探究：
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（1）调整音叉和麦克风之间的距离，让音叉发出的声音只通过空气传播，用麦克风将声音信号输入示波器，观察并记录此时的波形如图2甲所示；
（2）分别将充有二氧化碳气体、空气和氢气的气球，依次放在音叉和麦克风之间，保持音叉和气球之间的距离不变，让音叉发出声音，记录示波器显示的波形如图2乙、丙、丁所示
分析以上实验过程和现象可知：
（1）实验过程中，敲击音叉，使其_________发生，且应控制音叉发出声音的响度________（选填“相同”或“不同”）。
（2）比较图2的乙与甲、发现声波在通过充有二氧化碳气体的气球后，麦克风接收到的声音响度________（选填变大、变小或不变），此时充有二氧化碳气体的气球对声波具有________作用，相当于一个_______透镜，比较丁与甲后，发现充有氢气的气球对声波具有__________作用，由此可见，声音与光之间存在某种对应关系。
（3）实验后，同学们查阅资料了解到，生物体组织在激光照射下，会因升温膨胀而产生频率高于20000Hz的__________声波，生物医学上通过特殊介质和装置使这种声波集中并成像，克服纯光学成像的不足，更加有效地进行病情诊断、跟踪和治疗。
【答案】（1）振动；相同（2）变大；会聚；凸；发散（3）超
25．(2018·齐齐哈尔)（8.00分）简单机械为我们解决问题带来很多方便，下面我们就利用它探究我们学习中的疑惑。
（1）小华小组测小车的平均速度如图甲所示；
①请根据图中所给的信息回答：sAB= 4.00 cm，tBC= 1 s。
②让小车从A点自由滑下，经B点到C点，则vAB ＜ vAC（选填“=”、“＜”或”＞”）。
（2）课外实验小组林琳同学安装了如图乙装置想探究阻力对物体运动的影响，做了三次实验。通过三次实验林琳小组总结出小车在毛巾、棉布、木板表面受到的阻力不同，速度减小得快慢不同，分析出如果物体受到的阻力为零，速度就不会改变。从而理解了牛顿第一定律是经过 B （A．实验 B．实验加推理概括）得出的定律。
（3）林琳小组完成上述实验后添加了一个木块和两个质量不同的小球，又利用装置丙探究影响动能大小的因素，在此实验中是通过观察 观察木块移动的距离 判断动能大小的。试想如果实验所用的木板绝对光滑，她的实验 不能 （选填“能”或“不能”）成功。
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（4）上述三个力学实验中均用到了物理学中的同一种简单机械是 斜面 ；举出一个日常生活中利用此机械的实例： 盘山公路 。
【解答】解：（1）①由图知，小车通过AB段的路程：sAB=10.00cm﹣6.00cm=4.00cm=0.04m；BC段的时间：tBC=15：35：23s﹣15：35：22s=1s，
②AB段的时间：tAB=15：35：22﹣15：35：20=2s，
则vAB===0.02m/s；
小车通过AC段的路程：sAC =10.00cm﹣1.00cm=9.00cm=0.09m；tAC=15：35：23﹣15：35：20=3s，
则vAC ===0.03m/s；
所以则vAB＜vAC
（2）通过三次实验林琳小组总结出小车在毛巾、棉布、木板表面受到的阻力不同，速度减小得快慢不同，分析出如果物体受到的阻力为零，速度就不会改变。从而推理概括出了牛顿第一定律，故选B。
（3）小球推动木块在水平面上运动，木块被推动的距离越大，球的动能越大，通过木块被推动距离的大小间接反映球的动能大小，应用了转换法。
若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去。木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定。所以小车动能的大小就无法比较。
（4）三个实验都用到了斜面，在实际生活生产中应用了斜面工作原理的实例有盘山公路和螺丝钉的螺纹等，都是为了省力。
故答案为：（1）①4.00；1；②＜
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；（2）B；（3）观察木块移动的距离；不能；（4）斜面；盘山公路。
【点评】本题以斜面为背景考查了“测小车的平均速度”、“探究阻力对物体运动的影响”、“探究影响动能大小的因素“三个实验，其中测量平均速度有一定的难度，一定学会读出路程和时间，按平均速度的定义代入v=算出平均速度。
18. （2018·乌鲁木齐） 在探究光的反射规律的实验中，小明设计了如图所示的实验：将平面镜放在水平桌面，硬 纸板竖直地立在平面镜上，硬纸板上的直线 ON 垂直于镜面，右侧纸板可绕 ON 转动。
（1）如图甲，当硬纸板在同一平面上，使一束光贴着纸板沿某一方向射到 O 点，经平面 镜反射，沿另一个方向射出。当入射光 EO 向 ON 靠近的过程中，发现反射光 OF ① ( 选填“靠
近”或“远离”)ON。为了精确探究反射规律，除了图
中的器材，还需要刻度尺、 ② 和 ③ 。
（2）如图乙，保持左侧纸板和入射光的位置不变， 将右侧纸板绕 ON 转动，此时在右侧纸板上不能看到反 射光，由此可以得出反射光线、入射光线和法线 ① 的 结论。
26．（2018，湖南株洲）（6分）用“排水集气法”测量空气密度。主要的实验步骤如下：
① 用电子天平测出打足了气的篮球质量m1；
② 测量出集气瓶的内径并算出其内部横截面积S；
③ 集气瓶装满水，口朝下放在水槽内，带夹导管一端连接篮球的气嘴，另一端放在瓶内，准备排水集气；
④ 轻轻松开导管夹，让篮球内的空气进入集气瓶，在篮球体积没有明显减小前，停止放气；
⑤ 测出放气后篮球的质量m2；
⑥ 调整瓶的高度，使瓶外水面相平，测量瓶内空气柱的高度h；
⑦ 利用密度公式算出集气瓶内空气密度。
（1）篮球在放气过程中，球内空气质量 、空气密度 。（填“减小”或“不变”）
（2）若瓶内水面明显高于水槽内水面，需要缓慢地 （填“向上提或向下压”）集气瓶，直至瓶内外水面相平。
（3）当瓶内外水面相平时，瓶内外气压 ，此时瓶内外空气密度相等。
（4）空气密度ρ= 。（用所测物理量表示）
（5）实验中要求篮球体积不发生明显变化，是为了减小 （填“重力”或“浮力”）对质量测量的影响。
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答案：（1）减小 减小 （2）向下压 （3）相等 （4） （5）浮力
25. （2018·宁波）实验室购买了一卷标有长度为100m的铜芯包线，小科想通过实验测定其实际长度。他首先测得导体横截面积S为1mm2,查阅资料得知现温度下这种导线每米的电阻值为0.017Ω。
(1)利用图甲所示的实物图测出铜导线的电阻。
①实验中，小科在闭合开关前应将滑片P置于最 端。(填 “左”或 “右”)
阳乙
②小科通过移动滑片P,测得多组数据，绘制成U-I图像如图乙,据此可以判定这卷导线的实际长度 100m。 (填“大于”、“等于”或“小于”)。
（2）小思认为用电子秤测出这卷导线的质量m，利用铜的密度ρ，也可以算出实际长度。请你写出这卷导线实际长度l计算式:l= (用字母表示)。
25. (1)①石 ②小于 (2)
15. (2018·重庆B) (1)小华同学在做“观察水的沸腾”实验中:
①小华加热水的过程中 观察到温度计示数如图1(甲)所示，则此时水的温度为87 c
②小华把水温加热到90心开始计时，每过1 min观察并记录一次水温，观察到水佛腾后维续加热 段时间，他面出的温度时间图象如图 1(乙)所示。由此可得出，水在沸牌过程中要继续吸热，但温度不变 (选填”升高”“降低”或“不变”)。
(2)如图11(丙)所示,是小顺同学利用两支外形相同的蜡烛、透明玻璃板木板、白纸和铅笔等器材“ 探究平面镜成像特点”的装置。
①为了便于观察.该实验最好在较黑暗(选填” 明亮”或”黑暗”)的环境中进行。
②选取相同的蜡烛，是为了便于比较像和物体的大小关系。
③在玻璃板的后面放一个光屏，无论怎样移动光屏，都不能接收到蜡烛的像，这说明平面镜所成的是虚(选填“实”或“虚”)像。
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