初中物理能量实验题

“远征号”潜水艇在我国钓鱼岛执行任务时既能下沉又能上浮，俊析物理兴趣小组的同学对此问题进行了以下探究。
【提出问题】“远征号”潜水艇在执行任务时是如何实现上浮和下沉的呢？
【进行猜想】物体的浮沉取决于物体的重力与浮力的大小
【实验器材】一个小玻璃空药瓶、干抹布、橡皮筋、细线、烧杯、水、刻度尺、薄膜塑料袋、餐巾纸
【进行实验】
(1)将小玻璃空药瓶装入大部份水，旋紧瓶盖，放入水中，观察到小瓶下沉，捞出后用用餐巾纸擦干小瓶，用细线系着挂在橡皮筋下(如图甲所示)，并用刻度尺量出橡皮筋的长度为L₁；
(2)在薄膜塑料袋内放一装满水的烧杯，将此瓶浸没在烧杯中，用薄膜塑料袋收集从烧杯中溢出的水，再将塑料袋及收集的水挂在同一橡皮筋下，用刻度尺且出此时橡皮筋的长度为L₂；此时L₁>L₂，说明浮力____重力(选填“>”、“<”或“=”)，物体会下沉。
(3)倒出小瓶中的水，用餐巾纸擦干小瓶，旋紧瓶盖，将小瓶浸没水中放手后，观察到小瓶上浮，捞出小瓶，用餐巾纸擦干，旋紧瓶盖:挂在同一橡皮筋下，用刻度尺量出此时橡皮筋的长度为L₃，此时应通过比较_____和L₃的长短，就能比较物体受到的浮力与重力的大小，于是，知道物体上浮的条件。
(4）在小瓶不断上浮未露出水面的过程中，它受到的浮力将________(选填“变大”或 “变小”或“不变”)。
(5)改变小瓶中水的多少，重复上面的实脸，进行多次实验。
【实验结论】如图乙所示的潜水艇结构模型和实验所用的小药瓶实现浮沉的共同之处，都是靠改变______ 来实现浮沉的。“远征号”潜水艇在执行任务时就是依据此原理实现上浮和下沉。

有一阻值恒定的电阻元件，额定功率P_额=6W，额定电压在10V～19V之间．若要正确使用该元件，应先知道其额定电压．实验室里有如下器材：一个蓄电池（电压约为6V）、一个电流表（量程：0～0.6A和0～3A）、一个定值电阻R₀=10Ω，两个单刀开关、导线若干．请你用上述器材测出该元件的额定电压．
（1）猜想与假设：根据欧姆定律I=U/R，电功率P=UI，只要我们测出元件电阻的阻值，进而就可计算出其额定电压．
（2）设计实验：
a．该元件的额定电流不超过　 　A．为提高测量的精确度，电流表应选量程　   　A．
b．根据实验器材请把你设计的电路图画在方框中．
（3）进行实验：请按照你设计的电路图补全以下实验步骤，并写出测量的物理量及其对应的符号．
a．连接电路；b．　                     　；c．　                             　；d．断开开关，整理器材．
（4）用测量的物理量和已知物理量的符号表示出额定电压：U_额=　               　．

某中学物理课外兴趣小组的同学想探究影响导体电阻大小的因素，猜想导体电阻的大小可能与导体的长度和横截面积有关，于是他们找来了同种材料制成的各种长度和横截面积的金属丝，丙设计了如图甲所示的电路．

（1）正确连接好电路后，闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于　  （选填“a”或“b”端）；
（2）请你根据电路图，用笔划线代替导线，把乙图所示电路中未连接部分连接好（请勿更改现有导线）；
（3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.0V，此时电流表的示数如图丙所示，其大小
为　  　A，此时金属丝的阻值大小为A，此时金属丝的阻值大小为　　  　Ω（结果保留小数点后两位）；
（4）经过测量他们得到了下表所示的数据

表一
序号 物理量	1	2	3	4
长度L/cm	20.00	40.00	60.00	80.00
横截面积S/mm^2	1.0	1.0	1.0	1.0
电阻R/Ω	2.0	4.0	6.0	8.0

 

表二
序号 物理量	1	2	3	4
长度L/cm	30.00	20.00	20.00	20.00
横截面积S/mm^2	1.0	2.0	3.0	4.0
电阻R/Ω	2.0	2.0	0.0	0.5

比较表一中数据，保持其他物理量不变时，电阻与长度成　  　关系；比较表2中数据保持其他物理量不变时，电阻跟横截面积成　　  　关系．

某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．

（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将          （选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度         （选填“会改变”或“不改变”），在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是                   ．
（2）在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时，蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图乙所示，光屏上出现清晰的烛焰像，若透镜位置不动，将蜡烛移到光具座10cm刻度时，则烛焰经凸透镜所称的像是      ．

A．放大、倒立的实像	B．放大、正立的虚像
C．缩小、倒立的实像	D．缩小、正立的实像

（3）为了探究“影响液体透镜折光能力强弱的因素”，物理兴趣小组人员做了如下实验：在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与       是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变的具体原因是                          ．
（4）利用液体透镜还可以探究哪些问题？（写出一个即可）                       ．

某实验小组的同学研究影响滑动摩擦力大小的因素，实验如图．

（1）实验过程中，若用二力平衡的方法测量滑动摩擦力．应使物体水平向右做　    　运动．当弹簧测力计的示数为1.0N时，物体受到的滑动摩擦力的大小为　 　N，方向水平向　 　（选填向“左”或“右”）．
（2）控制其他物理量不变，不改变物体对接触面的压力．将得到的实验数据记录在表格中，通过描点作图可以得到物体受到滑动摩擦力与压力成正比，其变化规律可以表示成F₁=kF_v，则k=　  　．通过分析k的含义可知，接触地面越粗糙．k值　  　．（选填“越大”或“越小”）

压力F/N	2	4	6	8
滑动摩擦F/N	0.5	1.0	1.5	2.0

某同学用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响．他在水平台面上分别铺上不同材料，让同一小车从斜面上的同一高度由静止滑下，在小车停下的位置分别做上标记a、b、c．

（1）用同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时小车的　    　．
（2）若水平面上铺的材料种类是毛巾、木板、棉布，则标记c是小车在　  　表面下停下的位置．
（3）对上述实验进行分析并进一步推理：如果运动的物体在没有受到力的作用时，将　    　．
（4）若在水平面铺上同种材料，让同一小车从不同高度由静止滑下，则还可以探究小车　   　的关系（选填下列选项的序号）．
①重力势能与质量；②重力势能与高度；③动能与质量；④动能与速度．
（5）上述所有探究实验中都用到的科学研究方法有控制变量法和　    　．

电流通过导体时导体会发热，这种现象叫做电流的热效应．常见的白炽灯就是利用这一原理工作的．图甲所示为小丽、小军、小梅三位同学与老师讨论这一现象时的情景．

（1）图甲中，小军发表的观点应用到的物理知识是________________ ．
根据小梅同学的猜想，他们讨论形成了一个问题：电流一定时，导体在一定时间内产生的热量与它的电阻有什么关系？
于是，小丽和小梅从实验室找来了煤油、两只规格相同（有密封塞）的烧瓶、两根两端开口的细玻璃管、两根阻值不同的镍铬金丝等器材，并组装出图乙所示的实验装置．
（2）在小丽和小梅的实验装置中，是通过________________ 来反映电流在一定时间内产生热量的多少的．
（3）在物理学中，有些物理量的大小不易直接观察或测量，但它变化时引起的其他物理量的变化却易于直接观察或测量，就可以像小丽和小梅这样用易于观测的量来反映不易直接观测的量．在下列问题的研究中，也用到这一物理学方法的是________________ ．

A．在研究平面镜成像时，通过等大的蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置和大小

B．在研究影响动能的因素时，通过木块被撞后运动的远近说明钢球动能大小

C．在研究电压作用时，通过水压是水流形成的原因类比电压是电流形成的原因

D．在研究电磁铁磁性时，通过吸引大头针数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱

（4）小军看了小丽和小梅的实验装置后认为，用温度计代替两端开口的细玻璃管，实验效果会更好．于是，他们拆除了密封塞和玻璃管，将合适的温度计悬挂在适当的位置，然后开始实验．在上述改进中，他们遗漏的一个重要操作是：________________ ．

如图甲所示，是设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关“的实验装置． 其中AB是四分之一光滑圆弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放，小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来．小球可认为是光滑的，如圈乙所示，是实验过程中的三个步骤其中小球质量m₁＜m₂=m₃，小球由静止释放的位置距水平面的高度h₁=h₂＜h₃．

①在小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的　        　．
②通过观察　           　来比较小球的重力势能的大小．
③歩骤一、歩骤二是探究小球的重力势能大小与　            　关系．
④步骤二、步骤三是探究小球的重力势能大小与　           　的关系．

在“探究金属丝电阻大小的因素”的实验中，需要：
（1）测量金属丝的长度：把金属丝拉直，用米尺测量金属丝的长度三次，然后求出平均值，这样做的目的是：         。
（2）测量金属丝的直径：将金属丝紧密的并排绕制成一个线圈，由图可知，该刻度尺的分度值为
    m，金属丝的直径为     m，进而算出它的横截面积。
（3）测量金属丝的电阻：在实验室提供了一下器材：
A.待测金属丝阻值约20Ω)；
B.电流表A₁（量程0~150mA，内阻为10Ω）；
C.电流表A₂ (量程0~20mA，内阻30Ω )；
D.电压表V（量程0~3V，内阻10kΩ）；
E.定值电阻R₀，阻值100Ω；
F.滑动变阻器R₁，（阻值0~100Ω，额定电流0.2A）；
G.滑动变阻器R₂（阻值0~5Ω，额定电流1.0A）；
H.学生电源的电压U=6V；
I.单刀单掷开关S一个，导线若干。
①为了尽可能使测量结果精确，测量时电表的示数不得小于其量程的1/3。那么，实验中应选用的电流表是     ，滑动变阻器是    。
②根据所选择的实验器材，在虚线方框内，画出该实验的最佳电路图，并标明元件符号。
③根据所画的电路图，将实物图连接起来（没有选用的器材就不要连接）。

问题解决--测量浮力：
小雨想要知道一块形状不规则的塑料泡沫浸没在水中时所受浮力的大小，身边只有一个轻质滑轮，一把轻质硬木刻度尺，一个密度小于水的正方体木块，一个盛有适量水的水槽和线绳．
（1）测量步骤（配图说明）；
（2）计算出浮力的大小F_浮=         ．

综合实验--两个验证试验（可以配图说明）
（1）请设计一个小实验，验证“在液体中，流速越大的位置压强越小”．
（2）小雨要验证“电阻大小与横截面积大小的关系”，请完成实验设计方案

器材	电源、开关、导线、电流表、3根长度相同横截面积均为0.5mm^2的镍络合金丝
实验步骤	分析数据，得出结论	数据记录表格

 

小明在学习“物质的比热容”时，取相同质量的水和沙子，用相同的酒精灯加热，测得它们升高的温度如表，并在图乙中作出沙子升高的温度随时间变化的图线．

加热时间/min	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
升高的温度/℃	水	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0
沙子	4.3	7.9	15.2	18.4	21.5

 
（1）用温度计测量水的初温如图甲所示，其读数为__________℃。
（2）实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内水和沙子__________相同．
（3）请利用表中数据在图乙中作出表示水升高的温度随时间变化规律的图线。

（4）沙子在1.0～1.5min内升高的温度有明显异常，其主要原因是__________。
（5）小明再用50g水和100g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标，升高的温度△t为横坐标，分别画出50g水和100g水的Q-△t图象．它们都是过原点的直线，即Q=k△t．进一步分析，发现这两条直线的k值与对应水的__________之比相等。

如图（甲）所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力．弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F 与上升的高度h之间的关系如图（乙）所示．试解答下列问题．

（1）钩码所受的重力为   N．
（2）当h="4cm" 时，弹簧测力计的示数是     N，桌面对钩码的支持力是     N．
（3）从开始提升到h=16cm，弹簧测力计对钩码所做的功是多少？

为了探究静摩擦力作用的相互性，并比较一对相互作用的静摩擦力的大小，某实验小组设计了如图（甲）所示的实验装置，整个装置放在水平桌面上，其中A、B两木块叠放在一起，两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连，另一端固定在铁架台E、F上．后来经过讨论，完善了实验装置，如图（乙）所示．
（1）在理想情况下，B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计  的示数，A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计    的示数．（填“C”或“D”）
（2）在B下面放细圆木条的目的是         ，在A 上放钩码的目的是             ．
（3）实验中需向右缓慢移动铁架台F，在此过程中，应使A、B保持相对       ，整个装置静止后，读取两个弹簧测力计的示数F₁、F₂．（填“运动”或“静止”）
（4）分析实验数据，若          ，则静摩擦力的作用是相互的，且一对相互作用的静摩擦力大小相等．

小杨想要测量一个未知电阻的阻值，现有下列器材可用：待测电阻R_x；1个电阻箱R₁，（用表示）；1个滑动变阻器R₂；1个电流表；2个开关，S₁和S₂；电源一个（其电压略大于R_x允许的最大电压）；导线若干．
（1）请根据下面的操作情况，在虚线框中替小杨画出正确的实验电路图；
（2）小杨按正确的电路图连接好实物后，进行了以下主要实验操作：

A．S1断开S2闭合，调节电阻箱，使电流表的示数为Im

B．读出电阻箱R1的示数

C．S1闭合S2断开，读出电流表的示数为Ik

D．将滑动变阻器和电阻箱的阻值均调至最大

E．改变R₂的滑片P的位置，再测两组I_m、I_k和R₁的数值
上述步骤的合理顺序是　         　．（只需填写序号）
（3）小杨认为当滑动变阻器滑片P在同一位置时，只要保证I_m　    I_k（选填“＞”、“＜”或“=”），R₁的示数即为待测电阻R_x的阻值．