初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

太阳能作为一种新能源，已被人类广泛使用。例如太阳能路灯，其核心部件是光电板。某兴趣小组提出了一个问题：影响光电板吸收太阳能的多少与哪些因素有关呢？他们对这个问题有如下猜想：

猜想1：影响光电板吸收太阳能的多少可能与光电板的光照时间有关；

猜想2：影响光电板吸收太阳能的多少可能与光电板的面积有关；

猜想3：影响光电板吸收太阳能的多少可能与光电板的颜色有关。

根据以上猜想，他们设计好实验方案，进行了实验探究，步骤如下：

A．先选用相同的三块0.1m²的光电板，在其表面都涂上黑色，正对太阳光，照射时间分别为10min、20min、30min，光电板吸收的能量被储存，让他们对相同的LED灯供电，并记录发光时间于表中；

B．再选用0.2m²、0.3m²两块光电板，在其表面都涂上黑色，正对太阳光，照射时间都为10min，光电板吸收的能量被储存，让它们对相同的LED灯供电，并记录发光时间于下表中；

C．然后再选用相同的两块0.1m²的光电板，在其表面分别涂上绿色和白色，正对太阳光，照射时间都为10min，光电板吸收的能量被储存，让它们对相同的LED灯供电，并记录发光时间于表中；

实验数据记录如表：

序号	光电板的面积（m^2）	光照时间    （min）	光电板表面 所涂颜色	LED灯的发光时间（min）
1	0.1	10	黑色	30
2	0.1	20	黑色	60
3	0.1	30	黑色	90
4	0.2	10	黑色	60
5	0.3	10	黑色	90
6	0.1	10	绿色	20
7	0.1	10	白色	5

（1）由表中　　（填表中的序号）三组数据对猜想1进行验证，得出的结论是：光电板吸收太阳能的多少与光电板的光照时间有关。

（2）由表中1、4、5三组数据能对猜想 　进行验证，得出结论是：　。

（3）由表中数据分析可知：制作太阳能光电板用　　色最好。

（4）综合分析可知，影响光电板吸收太阳能多少的因素有光照时间、光电板的面积、表面所涂颜色，你觉得还与哪些因素有关？（写出一种即可）

下列实验中用到控制变量法的有（　　）

A．探究“影响压力作用效果的因素”的实验

B．探究“杠杆的平衡条件”的实验

C．探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验

D．探究“串、并联电路中电流的规律”的实验

下列实验中用到控制变量法的有（　　）

A．探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验

B．探究“液体内部压强与哪些因素有关”的实验

C．探究“杠杆的平衡条件”的实验

D．探究“串、并联电路中电流的规律”的实验

在实验中，以下说法正确的是 $($　　 $)$

A．用温度计测量液体温度时，应先将温度计从液体中取出再读数

B．用调好的天平测量物体质量，横梁不平衡时可调节平衡螺母

C．在“探究二力平衡的条件”时，为减少摩擦，用小车代替木块

D．在“探究物体的动能与速度的关系”时，水平面尽可能光滑

小敏、小颖和小青在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出下列猜想，小敏猜想：可能由秋千的绳长决定；小颖猜想：可能由人与秋千坐垫的总质量决定；小青猜想：可能由秋千摆动幅度（摆动中人离开中心的最大距离）决定。于是进行了如图实验，一细绳一端拴一小球，一端固定，让小球自由往返摆动，并记录数据如表。

实验 序号	小球到固定点 距离 $l$（摆长） $/$米	小球质 量 $/$克	摆动幅 度 $/$米	小球往返摆动 20次的时间 $/$秒	小球往返摆动 一次的时间 $/$秒
1	0.7	20	0.05	33.2	1.7
2	1.0	20	0.08	39.7	2.0
3	1.0	30	0.05	39.8	2.0
4	1.0	30	0.08	39.7	2.0
5	1.3	20	0.05	45.3	2.3

请回答下列问题：

（1）要完成上述实验，除如图器材外，还必需的实验器材是：天平、　　；

（2）从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动一次的时间由　　决定；

（3）实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是　　；

（4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调　　（选填“长”或“短” $)$。

在下列四个实验中，没有用到控制变量法的是 $($ 　　 $)$

A．	探究动能大小与速度的关系
B．	探究流体压强与流速的关系
C．	探究液体内部压强与深度的关系
D．	探究电流产生的热量与电流大小的关系

我们生活在电磁波的海洋中，当需要防止电磁波干扰时，通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开，避免电磁波进入，这种做法就是电磁屏蔽。中国科技馆有一个金属小屋，侧面的大窗上镶嵌着一块电磁屏蔽玻璃，如图所示。请你自选器材设计一个实验，检验这块电磁屏蔽玻璃是否能够屏蔽电磁波。写出实验步骤和判断方法。

物理学中研究一个变量与多个变量之间的关系时，常常采用控制变量法。下列探究实验中，需要控制电流不变的是 　　。（选填选项前的字母，至少有一个选项正确）

$A$ ．探究并联电路中电源两端电压与各支路两端电压的关系

$B$ ．探究电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系

$C$ ．探究串联电路中电源两端电压与各用电器两端电压的关系

$D$ ．探究通电螺线管外部磁场强弱跟螺线管线圈匝数的关系。

为了比较铜和铝的导热性能，小军选取了粗细均匀、横截面积、长度均相同的 $U$ 形铜棒和铝棒进行实验。小军认为导热性能无法直接测量，他首先将问题转化为研究可直接测量量之间的关系，并类比所学知识定义了一个物理量 $k$ ，来衡量物质的导热性能。在此基础上，进行实验并成功比较出哪种材料导热性能更好。小军的实验装置示意图如图甲所示。他将铜棒的一端放入烧杯内持续沸腾的水中，铜棒的另一端放入试管内 ${25}^{°}\text{C}$ 的冷水中，每隔 $50s$ 测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图象①．换成 $U$ 形铝棒后，小军按照同样的实验方法，在相同的实验条件下，每隔 $50s$ 测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图象②。

根据以上信息，回答下列问题：

（1）在这个实验中，用来衡量导热性能的物理量 $k$ 是用 　 $D$ 　表示的。（选填选项前的字母，只有一个选项正确）

$A$ ．时间       $B$ ．温度      $C$ ．温度的变化量     $D$ ．单位时间内温度的变化量

（2）可推断出此实验中 　 　的导热性能更好。（选填"铜棒"或"铝棒" $)$

小李同学想要利用如图13所示的装置来探究"物体动能大小与什么因素有关"。

（1）在探究"动能的大小与速度的关系"时，应保持小车的 　　相同，让小车从斜面上 　　（选填"相同"或"不同" $)$ 的高度滑下，以不同的速度推动木块移动。

（2）本实验运用了两种研究方法：一是 　　，二是转换法。就本题来说用木块 　　来反映小车动能大小的方法就是转换法。

他在实验的过程中又发现只要去掉木块，就可以探究"阻力对物体运动的影响"。如图2所示，他将毛巾、棉布和玻璃分别铺在水平面上，让小车分别从斜面上由静止滑下，观察小车在水平面上运动的距离。

（3）每次均让同一小车从斜面同一高度由静止滑下的目的是：使小车到达水平面时具有相同的 　　。

（4）实验发现，小车在玻璃面上运动的距离最远，说明小车受到的阻力最 　　，进一步推理得出：如果小车运动时不受阻力，小车将做 　　运动。

小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做"探究影响浮力大小的因素"的实验，其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。

（1）由图可知：铁圆柱体浸没在水中所受浮力为 　　 $N$ 。

（2）由甲、乙、丁图可探究的问题是 　　。

（3）由甲、丁、戊图可以得出的结论是 　　。

（4）在上述实验的基础上，请你添加合适的物体设计实验，探究浮力大小与物体质量是否有关。请写出你的实验思路： 　　。

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内的冷牛奶先结冰。由网友跟帖：热水比冷水结冰快。后来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？请你设计一个实验方案，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： 　　

小敏在探究"滑动摩擦力大小与哪些因素有关"的实验时，分别进行了如图所示的操作。

（1）实验时，不管在何种表面上，弹簧测力计拉木块要做 　　运动，根据平衡力的知识，此时，滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。

（2）比较甲、乙两图可知，在压力一定时， 　　，滑动摩擦力越大。

（3）小敏比较甲、丙两图得出结论：压力越大，滑动摩擦力越大。你认为小敏的结论是否正确？ 　　，理由： 　　。

下列是初中物理的几个探究实验：①探究"平面镜成像的特点"；②探究"物体动能跟哪些因素有关"；③探究磁场时，引入"磁感线"；④探究"电流与电压的关系"，其中，采用了"控制变量法"的是 $\mathbf{(}$ 　　 $\mathbf{)}$

A．

①和③

B．

②和③

C．

①和④

D．

②和④

在探究阻力对物体运动的影响时：

（1）如图甲所示让小车从同一个斜面的同一高度静止释放，目的是 　　。由图可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程 　　。如果小车在绝对光滑的水平面上运动，小车将 　　。

（2）在辨析图乙小明、小华的观点，研究力与运动的关系时，为什么设计探究阻力对物体运动的影响，而不设计探究推力对物体运动的影响，理由是 　　。