初中物理实验题

八年级物理兴趣小组的某同学提出问题：水加热到沸腾所需的时间与水的体积有什么关系？小组同学决定通过实验收集相关数据得到结论。

（1）要完成实验，除了选择水、烧杯、量筒、火柴、石棉网和铁架台外，还必需的两种器材是 　 　和 　　。

（2）请设计一个记录实验数据的表格。

（3）小组同学将实验测得的数据描绘成了如图所示的 $t-V$ 图象，分析图象可得到的实验结论是： 　　。

（4）请根据你所学的知识和生活经验推断：水加热到沸腾所需的时间除了与水的体积有关外，还可能与 　　和 　　等因素有关。

某小组同学用如图所示装置，研究圆柱体在水中下降的过程中弹簧测力计示数和台秤示数的变化情况。他们使圆柱体在水中缓慢下降，将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧测力计的示数F ₁、台秤的示数F ₂记录在下表中。

实验序号	h（厘米）	F 1（牛）	F 2（牛）
1	1.0	7.7	10.3
2	2.0	7.4	10.6
3	3.0	7.1	10.9
4	4.0	6.8	11.2
5	5.0	6.5	11.5
6	6.0	6.5	11.5

①分析比较实验序号1～4的数据中F ₁、F ₂的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入水的过程中，F ₁ 　　，F ₂ 　　；

②表中实验序号 　　的数据表明，圆柱体在相应的位置已全部浸没在水中；

③表中两组数据间F ₁变化量的大小为△F ₁，相应的F ₂变化量的大小为△F ₂，分析比较实验序号1～6的数据，可得出的结论是：圆柱体在水中缓慢下降的过程中，△F ₁与△F ₂的关系是 　　。当圆柱体处于实验序号6的位置时，所受浮力的大小为 　　牛。

为研究物体在液体中所受向上的力与哪些因素有关，小明设计了方案进行实验。小明用弹簧测力计将一圆柱体悬挂在空容器中，如图，此时测力计示数为 $F_0$ ．然后逐次向容器中注入液体 $A$ ，并将圆柱体下表面到液面的距离 $h$ 、相应的弹簧测力计示数 $F$ 、 $F_0$ 与 $F$ 的差值△ $F$ 记录在表一中。为进一步探究，小明换用液体 $B$ 重复实验，并将数据记录在表二中。（液体 $A$ 、 $B$ 密度分别为 ${\rho }_A$ 、 ${\rho }_B$ ，且 ${\rho }_A>{\rho }_B)$

表一：（液体 $A)$

实验序号	$h$ （厘米）	$F$ （牛 $)$	△ $F$ （牛 $)$
1	3.0	8.5	1.5
2	6.0	7.0	3.0
3	9.0	5.5	4.5
4	12.0	5.0	5.0

表二：（液体 $B)$

实验序号	$h$ （厘米）	$F$ （牛 $)$	△ $F$ （牛 $)$
5	3.0	8.8	1.2
6	6.0	7.6	2.4
7	9.0	6.4	3.6
8	12.0	6.0	4.0

①分析比较实验序号1、2与3（或5、6与 $7)$ 数据中 $F$ 和 $h$ 的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一物体在同一种液体中， 　　。

②分析比较实验序号1、与2与3（或5、6与 $7)$ 的数据中△ $F$ 和 $h$ 的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一物体在同一种液体中， 　　。

③分析比较实验序号1、5（或2、6，或3、 $7)$ 的数据中△ $F$ 和 $h$ 的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一物体在 　　。

④实验中圆柱体的重力为 　　牛，高度为 　　厘米。

小明早餐常吃一个煮鸡蛋。他想知道一个生鸡蛋的密度，但发现实验室的量筒口径太小，无法测量鸡蛋的体积，他进行了下面的实验。

（1）请你按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。

①把天平放在水平桌面上，分度盘如图甲所示，他应该将平衡螺母向 　　调节，使天平平衡；

②用天平测出烧杯的质量为 $65.8g$ ；

③在烧杯中装适量的水，把鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉至杯底，如图乙；

④如图丙所示，小明的操作是 　　；

⑤取出鸡蛋，用调好的天平测烧杯和盐水的总质量，如图丁所示，天平的读数为 　　 $g$ ；

⑥将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图戊所示，量筒的读数为 $96\mathit{mL}$ ；

⑦利用密度公式计算出盐水的密度为 　　 $\mathit{kg}/m^3$ ，即为鸡蛋的密度。

（2）小明利用上述方法测出的盐水密度 　　（选填"偏大"或"偏小" $)$ ；小明同学很快想到，不需要增加器材，也不需要增加额外的步骤，只要将实验步骤的顺序稍加调整，就会大大减小上述误差。小明同学调整后的实验步骤顺序是 　　（填写实验步骤前的序号）。

（3）按照上面所述实验过程，请你帮助小明证明鸡蛋的密度等于盐水密度。（推导过程要有必要的文字说明）

现有器材：电源（电压有2、4、6、8、10和12伏六档）、电流表、电压表和电键各两个，滑动变阻器（标有"20欧 2安"字样）、待测小灯泡（标有"2.2伏"字样）和待测电阻 $R_x$ 各一个，以及导线若干、小华要做"用电流表、电压表测电阻"实验，小红同时要做"测定小灯泡的电功率"实验，但由于变阻器只有一个，两位同学讨论后，设计实验方案并分配器材，然后使用各自分得的器材进行实验，实验中，小华发现电路中电流表的最小示数为0.2安；小红观察到当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安

（1）根据小华实验的相关信息

（a）画出小华实验的电路图； （在答题纸的相应位置作图）

（b）电流最小时测得的电阻值 $R_x$ 为 　　欧

（2）根据小红实验的相关信息

（a）计算小灯泡的额定功率 $P_{额}=$ 　　

（b）计算说明实验中小红选择的电源电压档位 　　

"营养早餐工程"惠及千家万户家住南部山区的小刚也是受益者之一，每周都能喝到政府发给的牛奶。在学习了密度知识以后，小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度，他进行了如下操作：

（1）小刚观察到牛奶包装盒上标有 $\mathbf{250}\mathit{mL}$ 字样；

（2）将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘，在右盘中加减砝码后，发现天平仍然不平衡，小刚接下来应该进行的操作是 　　。

（3）天平平衡后，观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图1所示。然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中，用天平测得牛奶包装盒的质量为 $\mathbf{7}\mathit{g}$ 。则牛奶的密度为 　　。

（4）小刚用这种方法测出的牛奶密度和真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小" $\mathbf{)}$

（5）小刚在学习完浮力知识后，认识了一种测量液体密度的仪器一密度计（如图2所示），将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为液体密度。小刚受到启发，用细沙、水、刻度尺，记号笔、烧杯和平底玻璃管（数量不限），设计实验并完成了测量，请你帮助小刚利用上述器材完成測量牛奶密度的实验。

①写出具体的操作步骤（可以结合简图用文字说明，测量物理量用字母表示）。

②根据上述步骤中所测物理量，写出牛奶密度的表达式推导过程（有必要的文字说明）

③牛奶密度的表达式 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{牛奶}}$ （用已知量测量量表示，比如水的密度用 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}$ 表示）

在"比较两个灯泡的亮暗"的活动中，如图（a）所示（电源由四节干电池串联，每节电压恒为 $1.5V$ ， $L_1$ 灯额定电压为 $3.8V$ ， $L_2$ 灯额定电压为 $2.5V)$ 。

（1）请用笔画线代替导线，将图 $a$ 中的实物电路连接完整，使滑片在最右端时滑动变阻器连入电路的阻值最大。

（2） $L_1$ 、 $L_2$ 两灯应选择电阻 　 　（相同 $/$ 不同）的白炽灯泡，连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器，应比较两灯泡亮暗和 　　。总结发现：两灯串联时，通过灯泡的电流相等，电压越高，相同时间内 　　越多，灯泡就越亮。

（3）小明为测出 $L_1$ 灯的额定电功率，在原电路中串联一只电流表如图（b），正确连接电路后闭合开关，读出甲表示数为 $2.8V$ ，乙表示数为 $1.8V$ ，电流表示数为 $0.14A$ ，当滑片移动阻值最小处时，甲表示数如图（c）所示为 　　 $V$ ，小明对电路进行改进，取走 $L_2$ 灯和乙表，正确连接电路后，发现还是无法测量 $L_1$ 灯的额定功率，小明思考后，在不增加电路元件的情况下又对实验进行改进，顺利完成了实验，他的做法是 　　。

小明发现家中鱼缸的电源适配器（与手机充电器功能相同）烧坏，供氧系统的气泵不工作了，鱼缸里的鱼存在缺氧危险，经检查发现：电源适配器与家中淘汰的手机充电器在输入电压、输出电压、输出电流等主要规格上完全相同，由此小明设想利用手机充电器和手机电池替换坏掉的电源适配器，构建一个不间断供电系统：当手机充电器不工作时，由手机电池给气泵供电；当手机充电器工作时，手机充电器能够同时给手机电池充电和气泵供电。已知气泵额定功率为 $2.5W$ ，手机电池电压为 $3.7V$ 、容量为 $2000\mathit{mA}·h$ （容量：电池充满电后，通电流与可供电时间的乘积）。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，实现对气泵不间断供电功能。

（2）将导气管末端放入鱼缸，发现随着放入水中深度的增大，导气管放出的气量在减少，说明水的压强具有 　　的特点。

（3）当只有手机电池对气泵供电时，为了测量气泵的实际功率，小明应该选择电流表的 　　（选填" $0~0.6A$ "或" $0~3A$ " $)$ 量程接入电路；电流表正确接入电路后指针如图乙所示，气泵的实际功率为 　　 $W$ 。

（4）在（3）状态下，气泵能够工作的最长时间为 　　 $h$ 。

学过透镜知识后，小明实验小组在光学实验室（暗室）想对学过的知识进行深入研究，可用的器材有：光源S（视为点光源）、圆形凸透镜（直径为D）、光具座、光屏（足够大）。经讨论他们决定先从測凸透镜的焦距开始。

（1）在光屏中央画一个与凸透镜直径相同的圆，找出圆心O′。

（2）将光源、凸透镜和光屏放在光具座上，调节它们的高度，使光源、凸透镜光心和 　′　在同一水平直线上。

（3）固定凸透镜的位置，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动，直到光屏上的光斑 　　，就可以从光具座上读出凸透镜的焦距，此时各器材在光具座上的位置如图甲所示，该凸透镜的焦距为 　　cm。

（4）为了验证测出的焦距值是否准确，小明提出可以左右移动光屏，若光屏上的光斑大小不变，则测出的焦距准确。若向右移动光屏，光斑变大，说明本次测出的凸透镜的焦距比真实值 　　。

（5）在移动光屏的过程中，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸透镜的边框造成的，于是他拆除边框直接将凸透镜固定在光具座上，进行实验验证，发现暗环仍然存在。你认为暗环是如何形成的？ 　　。若光源S在左焦点上，光屏在右焦点处，如图乙所示，请你算出此时暗环的面积等于 　　。

小明同学为了"测量小灯泡的额定功率"，准备了以下实验器材：额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡（正常发光时电阻约为 $8\Omega )$ ，规格为" $10\Omega 1A$ "的滑动变阻器、开关、电流表和电压表各一个、新干电池4节、导线若干。

（1）小明连接完电路，如图1所示、经检查发现只有导线 $\mathit{AE}$ 连接错误，此导线应连接到 　 　两点：

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片 $P$ 移到最 　　（选填"左"或"右" $)$ 端；

（3）经检查，电路连接无误，各元件完好。闭合开关后，无论怎样移动滑片 $P$ ，电压表的示数都调不到 $2.5V$ ，出现这种现象的原因可能是 　　（写出一种原因即可）

（4）解决上述问题后，移动滑片 $P$ ，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图2所示，则小灯泡的额定功率是 　　 $W$ ；

（5）测出小灯泡的额定功率后，小明又把灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率不等于其额定功率的 $\frac{1}{4}$ ，这是由于 　　。

小宁想测量一只玉石手镯的密度，进行了以下的实验操作：

（1）如图甲所示，小宁把天平放在水平桌面上，看到指针指在分度盘的中线处，于是直接使用天平进行测量。小宁操作的错误是： 　　。

（2）改正错误后，小宁用调节好的天平测量玉石手镯的质量，所用砝码的个数和游码的位置如图乙所示，则玉石手镯的质量为 　　 $g$ 。

（3）小宁测量玉石手镯的体积时遇到了难题，玉石手镯不能放进 $100\mathit{ml}$ 的量筒中，无法测量手镯的体积。请你从天平、烧杯（数量、大小不限）、量筒 $\left(100\mathit{mL}\right)$ 、小木块、水、细线中选用合适器材，找到一种测量手镯体积的方法，写出具体的操作步骤（可以结合画图用文字说明）。

（4）在学习完浮力的知识后，小宁又想到可以利用弹簧测力计、水、烧杯、细线测量玉石手镯的密度。

①用细线拴住手镯挂在弹簧测力计上，用弹簧测力计测出手镯所受的重力 $G$ ；

②将手镯浸没在装有适量水的烧杯内，记录此时弹簧测力计的示数 $F$ ；

③请推导出手镯密度的表达式 ${\rho }_{\mathrm{石}}=$ 　　（用已知量、测量量表示，比如水的密度用 ${\rho }_{\mathrm{水}}$ 表示）。推导过程（测量量用字母表示，推导过程要有必要的文字说明）

在测量额定电压为 $3.8V$ 小灯泡的电功率实验中，电源电压为 $4.5V$ ，电路如图所示。

（1）连接电路时，开关应 　　，电压表的量程应选择 　　；

（2）检查电路无误后闭合开关，会发现小灯泡不亮，但电流表和电压表的指针都有偏转，接下来应进行的操作是 　　；

（3）当小灯泡正常发光时，电流表的示数是 $0.3A$ ，则小灯泡的额定功率是 　　 $W$ ；

（4）实验过程中会发现小灯泡两端的实际电压越大，小灯泡的 　　越大，小灯泡越亮。

某校物理社团的学生做"测量小灯泡的电功率"和"探究电流与电压关系"的实验，电源两端电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V，设计的电路如图甲所示，操作如下：

（1）按图甲连接电路，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，记录两电表示数；移动滑片，观察并记录多组数据，绘制如图乙所示的U﹣I图象，则小灯泡的额定功率为 　 　W．实验中，当电流表示数为I ₀（I ₀＜0.30A）时，小灯泡的电功率为P ₁；

（2）断开开关，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中；移动滑片，测出多组数据，记录在表格中。分析表格中的数据可知：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成 　 　。实验中，当电流表示数仍为I ₀时，定值电阻的电功率为P ₂，则P ₁、P ₂的大小关系为P ₁ 　 　P ₂；

探究电流与电压关系的实验数据表

实验次数	1	2	3	4
电压U/V	0.9	1.5	2.5	3.0
电流I/A	0.18	0.30	0.50	0.60

（3）若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，电路的总功率为 　 　W。

小华同学做"用电流表、电压表测电阻"实验，现有电源（电压为2伏的整数倍且保持不变）、待测电阻R、电流表、电压表（只有0～3伏档完好）、滑动变阻器（标有"20Ω2A"字样）、电键以及导线若干。实验中，小华正确连接电路，且使变阻器接入电路中的电阻最大，闭合电键时电表示数如图（a）、（b）所示。

小华的实验记录

实验序号	电压表示数（伏）	电流表示数（安）
1	1.4	0.30
2	…	…
3	…	…

①通过计算说明实验所用电源的电压。

②小华移动变阻器的滑片，观察到电表示数变化范围较小。然后他调整了电表的接入位置重新实验：

（a）根据图中电表的示数等信息判断，在闭合电键时能否使变阻器接入电路中的电阻最大，并简述理由。

（b）根据小华重新实验中所记录的一组数据（见表），计算待测电阻R _x的阻值（精确到0.1欧）。

在"探究电流与电阻的关系"实验中，现有器材如下：电源（电压恒定但未知），四个定值电阻 $R_1\left(5\Omega \right)$ 、 $R_2\left(10\Omega \right)$ 、 $R_3\left(15\Omega \right)$ 、 $R_4\left(20\Omega \right)$ ，标有" $\times \Omega 1A$ "的滑动变阻器（阻值模糊不清），电压表（可用量程： $0~3V$ 、 $0~15V)$ ，电流表（可用量程： $0~0.6A)$ ，导线，开关。

（1）设计并正确连接如图甲所示的电路，把定值电阻 $R_1$ 接入图甲中的 $A$ 、 $B$ 两点之间，将滑动变阻器的滑片移到最 　　端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2V$ 时，电流表的示数应为 　　 $A$ 。

（2）分别用定值电阻 $R_2$ 、 $R_3$ 、 $R_4$ 依次替换 $R_1$ ，重复（1）的实验步骤。根据所得的四次试验数据绘制出 $I-R$ 图象，如图乙所示。由图象可得出的结论是：在导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 　　。

（3）当使用定值电阻 $R_4$ 进行实验时，刚一闭合开关，就发现电压表示数恰好为 $2V$ ，为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制 $A$ 、 $B$ 两点之间的电压在 　　范围内。

（4）在使用定值电阻 $R_1$ 和 $R_4$ 进行实验过程中，读取数据时，滑动变阻器消耗的电功率之比为 　　。