初中物理物质实验题

某兴趣小组在“自制水膜透镜”活动中，如图所示，将内径 $4\mathit{mm}$的细铁丝圆环在清水中浸一下后取出，布满圆环的水膜犹如透镜。实验过程中，小张和小华发现该透镜的观察范围太小，想制作更大的水膜透镜，但又易破裂。哪些因素有关，他们做出如下猜想：

猜想一：可能与制作圆环的材料有关。

猜想二：可能与液体的种类有关。

（1）为了验证猜想一，小华选用细铁丝、细塑料片、细铝条制成圆环，改变圆环直径后，分别浸入水中获取液膜，测量出液膜即将破裂时的最大直径。实验前，他应该控制三种材料横截面的　　和　　相同。

（2）为了验证猜想二，小张找来比水粘稠的透明的色拉油、胶水，将细铁丝圆环分别浸入两种液体中，重复上述实验，记录的数据如下表：

液体	色拉油	胶水
圆环的最大直径 $/\mathit{mm}$	9	10

于是小张就得出结论：液体越粘稠，液膜的最大直径越大。

针对小张的实验过程，请指出存在的两个主要问题：①　　；②　　。

（3）实验中，将大小相同的胶水膜和水膜，放在书本前相同距离处，发现透过胶水膜观察到的正立的“字”更大一些，原因是：　　。

如图甲，是“探究某种固体物质熔化特点”的实验装置，图乙是根据实验数据描绘出的该物质在熔化过程中温度随时间变化的图象。

（1）实验中，用烧杯中的热水加热试管中固体物质，好处是　　；由图乙可知，该物质是　　（选填“晶体”或“非晶体” $)$。

（2）图乙中，该物质在 $t_1$时具有的内能　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$在 $t_2$时的内能。

降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具，广泛用于应急救生、空投物资等。某 $\mathit{STEM}$项目学习小组同学对降落伞下降的速度与哪些因素有关产生了兴趣，并开展了以下实验。

$[$实验器材 $]$①纱布、棉布、防水布；②小沙包若干；③剪刀、刻度尺、透明胶带、绳子、天平。

$[$提出问题 $]$降落伞下降的速度与哪些因素有关？

$[$建立假设 $]$

假设一：降落伞下降的速度与伞面材料有关；

假设二：降落伞下降的速度与伞面面积有关；

假设三：降落伞下降的速度与伞和重物的总质量有关。

$[$收集证据 $]$如图，将沙包挂在降落伞上，并使它从同一高度自由下落。实验时，同学们发现实验器材中缺少一种测量工具　　，完善实验器材后继续实验，获得以下数据。

组别	伞面材料	伞面面积 $\left(c{m}^2\right)$	伞和重物的总质量 $\left(g\right)$	降落时间 $\left(s\right)$
				第1次	第2次	第3次	平均
1	纱布	1200	100	8.6	8.5	8.7	8.6
2	棉布	1200	100	9.3	9.5	9.4	9.4
3	防水布	1200	130	10.7	10.8	10.9	10.8
4	防水布	1500	130	13.1	13.4	13.4	13.3

$[$得出结论 $]$分析上述数据，发现降落伞下降的速度与　　有关。

$[$思考讨论 $]$进一步分析发现，针对建立的假设，所收集的证据并不完整，请你在答题卷的表格中将实验方案补充完整。

在不打破鸡蛋的前提下，如何有效判断自然状态下保存的未知产出日期的鸡蛋新鲜度？小科进行了探究。

【查阅资料】

刚产出的鸡蛋密度相近，冷却后里面内容物收缩，会在蛋的一端形成气室。一般的鸡蛋一端大（称为钝端）、一端小（称为尖端）。蛋壳主要成分是碳酸钙，其表面有很多微小气孔，以便于蛋内外的气体交换，同时蛋内水分可通过气孔排出。

【实验过程】

任选自然状态下保存的、大小相近的同一批适龄健康的母鸡于不同日期产出的鸡蛋20枚，将它们轻放在水中，观察静止后状态。

【实验现象】

（1）4枚鸡蛋漂浮在水面上，其余16枚鸡蛋沉于水底。

（2）沉于水底鸡蛋的钝端与尖端的连线与水平底面之间有一个夹角，记为 $\theta$．16枚鸡蛋的大小不一，但尖端基本上比钝端更靠近底面，如图所示是其中3枚鸡蛋在水中静止时的状态。

【思考与分析】

鸡蛋的新鲜度会影响它的气室大小、密度大小和 $\theta$大小。

（1）从实验现象可知：鸡蛋的气室位置在鸡蛋的　　（填“钝端”或“尖端” $)$附近。

（2） $\theta$大小与气室占整个鸡蛋的体积比有关，图中3枚鸡蛋气室占整个鸡蛋的体积比从高到低排序为　　。由此可以从 $\theta$大小初步判断鸡蛋的新鲜度。

（3）自然状态下，随着鸡蛋存放时间变长，鸡蛋的　　会变小，从而使鸡蛋的密度变小。可以判断，实验中漂浮在水面上的鸡蛋存放时间较久。

降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具，广泛用于应急救生、空投物资等。某 $\mathit{STEM}$项目学习小组同学对降落伞下降的速度与哪些因素有关产生了兴趣，并开展了以下实验。

$[$实验器材 $]$①纱布、棉布、防水布；②小沙包若干；③剪刀、刻度尺、透明胶带、绳子、天平。

$[$提出问题 $]$降落伞下降的速度与哪些因素有关？

$[$建立假设 $]$

假设一：降落伞下降的速度与伞面材料有关；

假设二：降落伞下降的速度与伞面面积有关；

假设三：降落伞下降的速度与伞和重物的总质量有关。

$[$收集证据 $]$如图，将沙包挂在降落伞上，并使它从同一高度自由下落。实验时，同学们发现实验器材中缺少一种测量工具　　，完善实验器材后继续实验，获得以下数据。

组别	伞面材料	伞面面积 $\left(c{m}^2\right)$	伞和重物的总质量 $\left(g\right)$	降落时间 $\left(s\right)$
				第1次	第2次	第3次	平均
1	纱布	1200	100	8.6	8.5	8.7	8.6
2	棉布	1200	100	9.3	9.5	9.4	9.4
3	防水布	1200	130	10.7	10.8	10.9	10.8
4	防水布	1500	130	13.1	13.4	13.4	13.3

$[$得出结论 $]$分析上述数据，发现降落伞下降的速度与　　有关。

$[$思考讨论 $]$进一步分析发现，针对建立的假设，所收集的证据并不完整，请你在答题卷的表格中将实验方案补充完整。

人们都说：“被 ${100}^{°}\text{C}$的水蒸气烫伤，要比被 ${100}^{°}\text{C}$的热水烫伤严重得多”。小柯认为这是因为 ${100}^{°}\text{C}$的水蒸气和 ${100}^{°}\text{C}$的热水温度虽然一样，但 ${100}^{°}\text{C}$的水蒸气变成 ${100}^{°}\text{C}$的热水时，还需放出热量。对此，小柯设计了以下实验证明自己的观点。

【实验过程】（实验中的热损失及热胀冷缩对实验的影响忽略不计）

①将一定置量温度为 $t_1$的冷水装入一个双层玻璃真空保温杯中，液面如图甲所示位置，标记为 $A$．②向杯中插入导管，将 ${100}^{°}\text{C}$的水蒸气通入保温杯的冷水中（水蒸气全部被圾收），发现杯中水面明显上升。

③一段时间后，停止通入水蒸气，移出导管后，杯中液面位置如图乙所示，标记为 $B$，再测出此时杯中水的温度为 $t_2$，比较发现 $t_2$高于 $t_l$．（1）杯中水面上升是通入的水蒸气发生　　（填物态变化名称）的结果。

（2） $t_2$高于 $t_l$的原因是　　。

（3）小江认为因未设置对照，小柯的实验还不足以证明他的观点，请你帮助小柯设计后续实验方案（要求简要叙述实验过程和证明小柯观点的应有实验结果） $:$　　。

某科学兴趣小组在探究“压力和物体重力之间大小关系”时，小科同学提出的猜想是：“压力的大小等于重力。”科学兴趣小组做了相关的实验。

步骤1：选用材料相同、表面粗糙程度相同、重力不同的3个物体，用弹簧测力计测出三个物体的重力；

步骤2：把3个物体依次放在水平受力面上，用专用的仪器测出3次压力大小，实验数据见表1。

步骤3：改变受力面与水平面的倾角，用步骤2的方法，依次测出与水平面成 $18°$角和 $25°$角的压力大小，实验数据见表2和表3。

表1在水平面上所测数据
序号	重力 $/N$	压力 $/N$
1	5	5
2	10	10
3	15	15

表2在 $18°$角斜面上所测数据
序号	重力 $/N$	压力 $/N$
4	5	4.75
5	10	9.5
6	15	14.25

表3在 $25°$角斜面上所测数据
序号	重力 $/N$	压力 $/N$
7	5	4.5
8	10	9.0
9	15	13.5

请回答：

（1）比较序号　　的数据可得：当同一物体静止在同一受力面上时，受力面与水平方向夹角越大，物体产生的压力越小；小科同学的猜想是　　的。（选填“合理”或“不合理” $)$

（2）进一步分析压力和物体重力之间的大小关系：先分析同表中的关系，再比较不同表之间的关系，综合可得出结论：　　。

科学研究源于观察和问题，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，打开降落伞下落的速度会减小；“瓢泼大雨”以很快速度降落到地面，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，这个速度被称为物体下落的收尾速度。

【提出猜想】物体从高空下落时收尾速度与什么因素有关？

【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】同学们经过讨论后认为，可以用小球作为理想化模型来代替生活中的不规则问题作为研究对象进行探究，于是同学们决定取5个不同的小球进行实验，在相同环境条件下，分别从一定高度（足够高）由静止下落，来探究小球从高空下落时的收尾速度与哪些因素有关。

【获取证据】相关测量数据见表：

小球编号	1	2	3	4	5
小球质量 $m\left(g\right)$	2	5	5	5	45
小球半径 $r\left(m\right)$	0.05	0.05	0.10	0.25	0.15
小球的收尾速度 $v(m/s)$	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　　。

学习了天平的使用后，小云用水平桌面上的天平为妈妈测量手镯的质量。

（1）图甲是小云称量过程中的部分操作，请找出图中的3处错误操作：

　　；　　；　　。

（2）纠正错误后，小云调节天平平衡，进行了正确测量，测量中使用了3个砝码：1个 $50g$、1个 $10g$、1个 $5g$，游码在标尺上的位置如图乙所示。则妈妈手镯的质量是　　，向天平盘中添加这3个砝码的合理顺序是　　。

小明和小华在综合实践活动中想制作一个医用冷藏盒，不知道给药品降温用冰好，还是用盐水结成的冰好？他们动手测量了盐水的凝固点。

（1）在选择温度计时，有量程分别为“ $-2^{°}\text{C}~{102}^{°}\text{C}$”和“ $-{20}^{°}\text{C}~{102}^{°}\text{C}$”的温度计，应选择量程为　　的温度计，这样选择的原因是　　。

（2）在测量过程中，他们同时发现所测得盐水的凝固点并不相同，于是对比了双方实验过程，发现烧杯中装水都是 $200\mathit{mL}$，小明加了1汤匙的盐，而小华加了3汤匙的盐，由此作出猜想：盐水的凝固点可能与盐水的浓度有关，接着他们进行了多次实验得出了不同浓度盐水的凝固点，数据记录如下表：

盐水浓度 $(\%)$	0	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30	36
凝固点 ${(}^{°}\text{C})$	0	$-2$	$-4$	$-6$	$-8$	$-11$	$-15$	$-18$	$-17$	$-1.8$	$-0.4$	0

分析表格中数据可知：当盐水浓度增大时，其凝固点　　。

（3）你认为给冷藏盒中的药品降温最好选用　　。（选填“冰”或“适当浓度的盐水结成的冰” $)$

（4）实验后，他们联想到冬天在冰雪覆盖的路面上撒盐便于除雪，原因是　　。

如图是小红做“观察碘升华”的实验装置。

她的操作是：在烧杯中放少量的碘，烧杯口放一只装有冷水的烧瓶，用酒精灯给烧杯加热。

标准大气压下部分物质的熔点（凝固点）、沸点 ${(}^{°}\text{C})$

物质	水	酒精	煤油	碘	铜	铁	金
熔点（凝固点）	0	$-117$	$-30$	113.6	1083	1535	1064
沸点	100	78.5	150	184.25	2360	2750	2500

（1）结合你的探究经历，描述小红观察到的实验现象。

（2）交流评估时，小明查阅了部分物质的熔点、沸点（见表），他发现碘的熔点是 ${113.6}^{°}\text{C}$，碘的沸点是 ${184.25}^{°}\text{C}$，酒精灯的火焰温度约 ${400}^{°}\text{C}$，他认为小红所做的实验中，碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程，小红的实验并不能得出碘升华的结论，请你针对小明的质疑，选用上述器材或补充必要的辅助器材设计一个实验，证明碘直接从固态变为气态，写出实验方案并扼要说明。

如图甲所示为压力式托盘秤，当把物体放在压力托盘秤盘上时指针的示数就是物体的质量。

（1）某次测量时压力式托盘秤的指针如图乙所示，示数是　　 $\mathit{kg}$。

（2）现在要利用压力式托盘秤、水、烧杯和细线来测量一个不规则小矿石块的密度。请你设计实验方案，写出实验步骤及测量的物理量，物理量要用规定的符号表示，实验过程烧杯中的水不能溢出。

①实验步骤和测量的物理量：　　。

②用已知量和测得的物理量表示出小矿石块的密度 $\rho =$　　。

综合问答 $--$运动场上的物理：

小雨在运动场上经历的几个场景如下，请你从中挑选一个，用所学的物理知识进行解释：

①同学们在不同位置都能看清主席台上的标语；

②为了防止打滑，小雨穿了一双鞋底花纹更明显的运动鞋；

③小雨买了一盒冰镇饮料，用吸管的尖端刺破封口，喝完饮料后他感到很凉快。

解释场景　　 $:$

　　，所以会有这个现象。

小明在实验室里面测量某合金块的密度。

（1）将天平放在水平实验台上并将游码归零后，小明发现托盘天平的指针如图甲所示，此时他应该将平衡螺母向　　（填“左”或“右” $)$调节，使天平横梁平衡。

（2）用调节好的天平测量合金块质量时，通过加减砝码后，天平的指针仍如图甲所示，此时小明应　　，使天平横梁平衡。

（3）天平平衡时，所用的砝码和游码位置如图乙所示，则该合金块的质量是　　；

（4）小明用细线拴住合金块并将它浸没在盛水的量筒中，量筒的示数分别如图丙和丁所示，则该合金块的密度为　　 $g/c{m}^3$；

（5）小明通过查阅密度表得知如下几种金属的密度（见下表），则该合金块可能是　　（填序号）。

$A$．铝镁合金     $B$．铝锰合金     $C$．锌铝合金

金属	镁	铝	锌	锰
密度 $(g/c{m}^3)$	1.74	2.70	7.15	7.47

为了测量某种食用油的密度，取适量这种食用油进行如下实验：

（1）将托盘天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端的刻度线处，发现指针静止时如图甲所示，则应将平衡螺母向　　（选填“左“或“右” $)$调节使横梁平衡。

（2）向烧杯中倒入适量的食用油，用天平测量烧杯和食用油的总质量 $m_1$，天平平衡时，砝码和游码的位置如图乙所示。

（3）把烧杯中的部分食用油倒入量筒中，其示数如图丙所示。

（4）测出烧杯和剩余食用油的总质量 $m_2$为 $26g$。

（5）请将数据及计算结果填在表中。

烧杯和食用油 的总质量 $m_1/g$	烧杯和剩余食 油的总质量 $m_2/g$	量筒中食用油的质量 $m/g$	量筒中食用油的体积 $V/c{m}^3$	食用油的密度 $\rho /(g/c{m}^3)$
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