專項素養綜合全練(十)類型一力學實驗探究題1.(新方法·控制變量法)(2024浙江杭州上城期中)在探究動能

大小與質量關系的兩次實驗中,小球從同一高度由靜止開始

釋放時的場景如圖所示,木板固定在水平面上:

(1)本實驗使小球獲得動能的操作方法是

。(2)該實驗是通過比較木塊在木板上的滑行

來比較小

球動能大小的,圖中錯誤的操作是

。(3)改正后進行實驗,發現木塊會從木板右側滑出,則可以通

過

(填“增大”或“減小”)木塊的質量來加以

改進。讓小球從某一高度由靜止開始釋放

距離兩次實驗中未保持木塊的初始位置相同增大解析

(1)讓小球從某一高度由靜止釋放,使小球獲得動能;

(2)小球動能的大小是通過小球對木塊做功的多少來體現的,

木塊在木板上滑行的距離越長,說明小球的動能越大,此方法

屬于轉換法;圖中錯誤的操作是兩次實驗中未保持木塊的初

始位置相同;(3)當小球撞擊木塊后,木塊獲得一定的動能,木

塊要克服摩擦力做功,為改進實驗,可通過增大滑動摩擦力來

減小木塊在木板上滑行的距離,而增大木塊的質量,可以增大

木塊對木板的壓力,從而增大摩擦力。2.(新題型·創新實驗)(2024浙江溫州甌海期中)小勇同學想探

究“重力勢能與哪些因素有關”,他用質量不同的兩個實心

小鐵球和裝滿松軟細沙子的木箱進行了如圖實驗,調節鐵夾

的高度,讓小鐵球從鐵夾處靜止下落,實驗結果記錄如下:實驗序號小鐵球質量m/g釋放前小鐵球高度H/cm小鐵球在細沙中下陷的深度d/cm150601.6250801.83501002.441001004.1(1)小勇通過觀察

來判斷小鐵球

重力勢能大小。(2)根據表中數據,可以得出的結論是

(寫出一條)。(3)同桌小麗認為細沙下陷的深度還受到鐵球體積的影響,她

的改進方法是

。小鐵球在細沙中下陷的深度質量相同的物體,高度越大,重力勢能越大用兩個大小一樣但質量不同的小球來做實驗解析

(1)重力勢能的大小用小鐵球在細沙中下陷的深度來

反映,小鐵球下陷的越深,說明其重力勢能越大;(2)據序號1、

2、3可得,質量相同的小鐵球從不同高度下落,重力勢能不

同,小鐵球下陷的深淺不同,所以重力勢能跟高度有關,高度

越大,重力勢能越大;(3)為了消除小鐵球體積大小對實驗的

影響,可以選取大小一樣,但質量不同的小球進行實驗。3.(新題型·創新實驗)(2024浙江杭州觀成教育集團期中)小科

在“探究杠桿平衡條件”的實驗中,在輕質杠桿后面安裝一

個以O為圓心、以OB為半徑的圓盤(不影響杠桿的平衡),如

圖。

步驟一:調節杠桿兩端的平衡螺母使杠桿在水平位置靜止。如圖甲,在杠桿的A點掛上一重物,在B點用彈簧測力計施加

豎直向下的力F1使杠桿在水平位置靜止。步驟二:將彈簧測力計從B點移到C點,拉力F2沿DC方向(CD

是圓O的切線),使杠桿再次在水平位置靜止。(1)在圖甲中畫出拉力F2的力臂l2。(2)判斷:F1

(填“>”“<”或“=”)F2。=

(3)(多選)在圖乙中的E點施加拉力F3,使杠桿仍然在水平位置

靜止,且彈簧測力計的示數與F1相同,則施加的作用力的方向

可能是

。A.①B.②C.③D.④

答案

(1)

AB解析

(2)把彈簧測力計從B點移到C點,阻力和阻力臂不變,

動力臂大小相等,由F1l1=F2l2可知,拉力不變,所以F1=F2;(3)設

拉力的力臂為l,則由題意可知,當杠桿在水平位置平衡時,G×

OA=F×l,因為G、OA不變,l=r,由于①②④的力臂都等于圓的

半徑,則①②④彈簧測力計的示數與F1相同,但④的方向斜向

下,不能使杠桿平衡,故選A、B。4.(學科素養·探究實踐)(2023浙江杭州拱墅期末)提高機械效

率,能夠更充分地發揮機械設備的作用。“測量滑輪機械效

率”實驗裝置如圖甲、乙、丙所示(每個動滑輪重相同),得

到三組實驗裝置的數據如表所示。

裝置甲乙丙鉤碼重/N224鉤碼上升的高度/m0.10.10.1彈簧測力計示數/N1.51.01.7繩子自由端移動的距離/m0.20.30.3機械效率η66.7%66.7%78.4%(1)實驗中應

拉動彈簧測力計。(2)實驗發現甲、乙兩組實驗裝置的機械效率相等,出現這種

現象,除了鉤碼和滑輪都一樣重之外,實驗中

都很小,可以忽略不計。(3)比較乙、丙滑輪組,它們的效率是η乙<η丙,可知影響它們機

械效率高低的因素是

。勻速豎直向上摩擦和繩重被提升物體的重力不同解析

(1)在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計,這樣彈簧測力計示數穩定,便于讀數;(2)影響滑輪組機械效率的因素是動滑輪的重力、物體的重力、繩子的重力以及摩擦力,甲、乙兩組實驗,物體的重力相同、動滑輪的重力相同,機械效率相等,出現這種現象是因為實驗中摩擦和繩重都很小,可以忽略不計;(3)比較乙、丙滑輪組知,動滑輪的重力相同,丙中被提升物體的重力大于乙中被提升物體的重力,乙的機械效率大于丙的機械效率,由于摩擦和繩重都很小,可以忽略不計,所以可知影響它們機械效率高低的因素是被提升物體的重力不同。類型二電學實驗探究題5.(學科素養·探究實踐)某同學利用如圖所示電路,測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率,下列說法錯誤的是

(

)CA.閉合開關前,滑片P應滑到B端B.當電壓表示數為2.5V時,測出通過小燈泡的電流,可算出小燈泡的額定功率C.閉合開關后,小燈泡不發光,一定是小燈泡燈絲斷了D.實驗還可得知,小燈泡的實際功率越大,小燈泡越亮解析閉合開關前,滑動變阻器的滑片P應滑到B端,即其電

阻最大的位置,故A說法正確;小燈泡的額定電壓為2.5V,當

電壓表示數為2.5V時,測出通過小燈泡的電流,可算出小燈

泡的額定功率,故B說法正確;閉合開關后,小燈泡不發光的原

因有很多,可能是小燈泡被短路或其他部分斷路等,并不一定

是小燈泡燈絲斷了,故C說法錯誤;小燈泡的實際功率越大,小

燈泡越亮,故D說法正確。故選C。6.(學科素養·探究實踐)(2024浙江杭州西湖月考)在測量小燈

泡電功率的實驗中,實驗器材有:電池組(3V不變)、電流

表、電壓表、小燈泡(額定電壓2.5V)、滑動變阻器、開

關、導線若干,實物電路如圖甲所示。

(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物電路連接完整。(2)連接好電路,閉合開關,調節滑動變阻器,發現小燈泡不亮,

電壓表示數始終為零,電流表示數變化明顯,電路故障可能是

。(3)排除故障后進行實驗,圖乙是由實驗數據描繪得到的小燈

泡的I-U圖像,則小燈泡的額定功率是

W。小燈泡

正常發光時,滑動變阻器接入電路的阻值是

Ω。小燈泡短路0.5

2.5(4)分析小燈泡的I-U圖像,發現小燈泡燈絲的阻值隨電壓變

化而變化,從本質上講,引起小燈泡燈絲阻值變化的因素是

。答案

(1)溫度解析

(1)將電壓表與小燈泡并聯,小燈泡額定電壓為2.5V,所以電壓表可選擇0~3V的量程;(2)小燈泡不亮,電流表示數變化明顯,電路中無斷路,電壓表示數為0V,則可能是小燈泡短路造成;(3)由圖像可知,當小燈泡電壓為2.5V時,通過小燈泡的電流為0.2A,小燈泡額定功率:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;滑動變阻器兩端的電壓:UR=U-UL=3V-2.5V=0.5V,滑動變阻器接入的電阻:R=

=

=2.5Ω;(4)小燈泡燈絲的電阻是變化的,因為不同電壓下小燈泡的電功率不同,燈絲的溫度不同,小燈泡燈絲的阻值受溫度的影響而發生變化。7.(學科素養·探究實踐)(2024浙江溫州鹿城期末模擬)小明利用如圖甲電路測量“小燈泡正常發光時的電功率”,選用的電源電壓為3.0V,小燈泡的額定電壓為2.5V。

(1)閉合開關后,小燈泡不亮,電流表無示數,電壓表有示數,出

現這一故障的原因可能是

。(2)觀察圖乙,在該圖像中發現電流與電壓不成正比,這是因

為

。小燈泡斷路燈絲電阻隨溫度的升高而增大(3)完成實驗后,小明想測量另一個小燈泡的額定功率,重新設計了電路(如圖丙),這個小燈泡正常工作的電流為I額,請完成實驗步驟(已知電源電壓為U、R2的最大阻值為R2)。①閉合開關S1,S2接1,移動滑動變阻器R2的滑片,使電流表示

數為I額;②閉合開關S1,S2接2,保持滑動變阻器R2的滑片位置不變,調

另一個滑動變阻器R1的滑片,使電流表示數為I額;再將滑動變

阻器R2的滑片調到最右端,讀出電流表的示數為I;③小燈泡的額定功率表達式為P額=

(用U、R2、I額、I表示)。

(

-R2)解析

(1)閉合開關后,小燈泡不亮,電流表無示數,說明電路

可能斷路;電壓表有示數,說明電壓表兩接線柱到電源間是通

路,所以出現這一故障的原因可能是與電壓表并聯的小燈泡

斷路了;(2)由圖乙可知,圖像中電流與電壓不成正比,說明小

燈泡的電阻阻值不是一個定值,原因是小燈泡功率變大,溫度

升高,燈絲電阻阻值增大;(3)實驗步驟:①閉合開關S1,S2接1,移

動滑動變阻器R2的滑片,使電流表示數為I額;②閉合開關S1,S2

接2,保持滑動變阻器R2的滑片位置不變,調另一個滑動變阻

器R1的滑片,使電流表示數為I額;再將滑動變阻器R2的滑片調到最右端,讀出電流表的示數為I;③在步驟①中,滑動變阻器R1短路,小燈泡與滑動變阻器R2串聯,移動滑動變阻器R2的滑片,使電流表示數為I額,此時小燈泡正常發光;在步驟②中,小燈泡短路,兩滑動變阻器串聯,因R2的滑片位置不變,調另一個滑動變阻器R1的滑片,使電流表示數為I額,根據等效替代法,滑動變阻器R1連入電路中的電阻等于小燈泡正常發光時的電阻大小;再將滑動變阻器R2的滑片調到最右端,讀出電流表的示數為I,滑動變阻器R1連入電路中的電阻:R1=

-R2,即小燈泡正常發光時的電阻RL=R1=

-R2,因此小燈泡的額定功率為P額=

RL=

(

-R2)。8.(學科素養·探究實踐)為了探究影響電熱的因素,實驗室準

備了兩個裝等量煤油的相同燒瓶、兩個帶有橡皮塞的相同

溫度計,兩根不同阻值的電阻絲(已知R甲>R乙),以及滑動變阻

器、開關、導線、電源等。兩個實驗小組根據提供的實驗

器材,設計了如圖一、二所示的兩個方案。(1)兩個方案的共同點是通過觀察

知道電熱

的多少。(2)如圖一方案,閉合開關,一段時間后,發現溫度計示數變化小。為了使溫度計示數變化明顯應將滑動變阻器的滑片P向

(填“A”或“B”)移動。(3)如圖二方案,閉合開關,調節滑動變阻器滑片P,一段時間

后,發現甲溫度計示數小于乙溫度計示數。小組成員得出的

結論是:電流通過導體時,電阻越小,產生的熱量就越多。你

溫度計的示數變化A

對該結論的合理解釋與評價是