小明为研究动能大小与哪些因素有关设计了如图实验,让小球静止从斜面上滚下后与固定在右端的弹簧碰撞,斜面底端和平面平滑相接,请结合实验回答下列问题:
(1)实验中通过 反映小球动能的大小;
(2)实验中让同一小球从斜面上不同高度滚下,当高度 (“越大”、“越小”)时,观察到弹簧被压缩得越短,说明小球动能大小与 有关;
(3)为了研究动能大小是否和物体质量有关,应该让不同质量的小球从斜面上相同的高度滚下,这样做的目的是 ;
(4)实验中小明发现小球压缩弹簧后被弹簧弹回到斜面上,为了研究小球被弹回到斜面上的高度与哪些因素有关,小明分别将玻璃板、木板和毛巾铺在接触面(含斜面和平面)上,进行实验,而保证小球质量和高度 (“相同”或“不同”).发现当小球在玻璃表面滚动时被弹回的高度最大,在毛巾表面滚动时被弹回的高度最小,因此小明认为小球被弹回的高度与接触面粗糙程度有关;
(5)小明在(4)实验所得结论基础上进行推理,接触面越光滑小球被弹回的越高,如果接触面光滑到没有摩擦,那么小球将
A.沿着斜面匀速直线运动
B.不能上升到初始高度,最终静止在平面上
C.上升到初始高度后静止
D.能上升到初始高度,并在斜面和弹簧之间往复运动
(6)小明在(5)中用到一种科学方法,下面哪个定律或原理的得出用到了这种种方法
A.阿基米德原理 B.杠杆原理
C.牛顿第一定律 D.欧姆定律.
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 的小灯泡(正常发光时电阻约为 ,规格为" "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 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 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 ,电压表的示数都调不到 ,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 ,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 ;
(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 ,这是由于 。
"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 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 。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"
(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 (用已知量测量量表示,比如水的密度用 表示)
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 。
(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 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 、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 ;
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 ;
③请推导出手镯密度的表达式 (用已知量、测量量表示,比如水的密度用 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)
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 .然后逐次向容器中注入液体 ,并将圆柱体下表面到液面的距离 、相应的弹簧测力计示数 、 与 的差值△ 记录在表一中。为进一步探究,小明换用液体 重复实验,并将数据记录在表二中。(液体 、 密度分别为 、 ,且
表一:(液体
实验序号 |
(厘米) |
(牛 |
△ (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
实验序号 |
(厘米) |
(牛 |
△ (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 数据中 和 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 的数据中△ 和 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、 的数据中△ 和 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 ;
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 ;
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 ;
⑦利用密度公式计算出盐水的密度为 ,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)
科学选种是提高粮食产量的关键环节。小华想测量稻谷种子的密度,具体做法如下:
(1)用调好的天平测量适量稻谷种子的总质量m1,天平平衡时右盘砝码质量和游码在标尺上的位置如图18甲所示,m1=____ g。
(2)往量简中加入适量的水,测得其体积V1为300 mL,将上述种子放入量简中,种子全部沉入水中,如图18乙所示,此时水和种子的总体积V2= mL。
(3)种子的密度ρ= g/cm3 ,与真实值相比ρ偏 ,理由是 。
(4)小华经过反思后改进了实验方案:将量简中种子倒出,用纸巾吸干种子表面的水后,再次测得种子总质量为m2,则种子密度ρ‘= 。 (用ρ水和测得的物理量符号表示)
用两节干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为20 Ω的定值电阻R0,导线若干,测量未知电阻Rx的阻值,电路实物图如图17甲所示。
(1)用笔画线代替导线将图17甲中的电压表接在R0两端。
(2)正确连接电路,闭合开关S1和S。电压表示数如图17乙,为 V 。
(3)断开S1 ,闭合S,电压表示数为1.4 V,则Rx=_____ 0。
(4)若没有电压表,只有一个电流表,其余元件不变,设计并在方框内丽出测量Rx阻值的电路图(要求电路连接后不能再拆接)。
某小组进行电学实验探究。
(一)某同学探究“电流与电压”的关系,他用了3个干电池,一个定值电阻、一个滑动变阻器(20Ω,1A),一个电压表,一个电流表,导线若干。
(1))请补充实物图;
(2)若电压表无余数,电流表有示数,此时原因可能是 (选填“R断路”或“R短路”);
(3)他用此电路做了若干组实验,以下第 组实验数据有误。
① |
② |
③ |
④ |
|
I |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
U |
1 |
2 |
3 |
4 |
(4)根据此表格可知:电阻一定时,电流与电压成 (选填“正比”或“反比”)。
(二)某同学探究“电流与电阻”的关系,他有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的电阻,一个电压表,一个电流表和导线若干,多次实验后得到电流与电阻的关系如图所示。
(1)电阻两段的电压为 V;
(2)滑动变阻器的最大功率为 W。
小明在探究"电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关"的实验中,提出了下列猜想:
A.与通电时间有关
B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关
D.与电流大小有关
实验器材有:阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题:
(1)探究猜想A时,将某一电阻丝接入电路,保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝,闭合开关一段时间后火柴头才燃烧,这一现象说明:
①电阻丝产生的热量通过 的方式传递给火柴头;
②电阻丝产生的热量与通电时间 (选填"有关"或"无关");
(2)探究猜想B时,如图所示,将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路,把两根相同的火柴头分别接触电阻丝(设火柴头与整根电阻丝接触);
①小明思考,若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧,据此能否判断该电阻丝产生的热量多? (选填"能"或"不能");
②闭合开关较长时间后,发现两电阻丝均发热,但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下,选择下列哪组电阻丝进行实验更可行? (填字母序号)
A.20Ω 30Ω
B.15Ω 15Ω
C.5Ω 25Ω
(3)小明通过上述实验发现:电阻越大,电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为:串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同,那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式,能否合理完成对猜想B的方案设计 ?请你说明理由 。
小明和小华在实验室做如下两个电学实验:
实验次数 |
电阻 |
电流 |
1 |
5 |
0.32 |
2 |
10 |
0.16 |
3 |
20 |
0.08 |
(1)在探究"通过导体的电流与电阻的关系"实验中,小明所用的器材有:新干电池两节, 、 、 的定值电阻各一个,电流表、电压表、" "的滑动变阻器、开关各一个及导线若干。
①实验中小明将 的电阻接入电路中,连接的电路如图甲所示,经检查发现有一根导线连接错误,请你在这根导线上打" ",并用笔画线代替导线画出正确的接法;
②改正错误后,将滑片调至 (选填" "或" " 端,闭合开关,调节滑动变阻器滑片至某一位置,使电压表示数为 ,读出电流表的示数并记录在表格中,将此时滑片的位置标记为 ;
③接着将 的电阻换为 ,调节滑动变阻器,使电压表示数仍为 ,读出对应电流表的示数并记录,此时滑片的位置在 的 (选填"左侧"或"右侧" ;
④最后小明换用 的电阻继续进行实验并记录电流表的示数;分析表中数据,可得到的结论是: 。
(2)小华利用电源(电压恒定且未知)、电流表、电阻箱 、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干,设计了如图乙所示电路,测出了额定电流为 的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案:
①闭合开关 ,将开关 拨至1,调节电阻箱 ,使 ,读出此时电阻箱接入电路中的阻值为 ;
②仍闭合开关 ,将开关 拨至2,只调节 ,使电流表示数为 ;
③在步骤②的基础上,将 阻值调为0, 的滑片 (填滑动变阻器滑片的位置变化情况),并读出电流表示数为 ;
④则小灯泡额定功率的表达式为: (用已知量和所测物理量的符号表示);
⑤实验后小华发现,电路中只需将 和 互换位置,可以更简单地测出小灯泡的额定功率。
请阅读《华夏之光—圭表》并回答问题:
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位,天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器,其中圭表就是典型的代表。圭表(如图1所示)包括圭和表两部分,正南北方向平放的尺,叫作圭,直立在平地上的标竿或石柱、叫作表,圭和表相互垂直。
战国以前的天文学家已经能够利用水面来校正圭,使其水平,使用铅垂线来校正表,使其与圭相互垂直。
依据圭表正午时表影长度的变化,就能推算出二十四节气,依据表影长短的周期性变化,就能确定一回归年的天数,由于日光散射和漫反射的影响,早期圭表的表影边缘模糊不清,影响了测量表影长度的精度。
为了解决上述问题,元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法,对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加,并且在表顶加一根架空的横梁,使表高变为传统表高的五倍。这样,测量时,把传统的确定表影端的位置变为确定梁影中心的位置、提高了测量影长的精度。
郭守敬又利用小孔成像的原理,发明了景符,利用景符可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像(如图2所示),这样就可以精确的测量表的影长了。这些措施成功解决了圭表发明以来,测影时“虚景之中考求真实”的困难。
以圭表为代表的我国古代的科技成果,像一颗颗璀璨的明珠,闪耀着智慧的光芒,激励着我们攀登新的科技高峰。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)请写出我国古代天文学家保证圭和表相互垂直的措施,并解释为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂直的。
(2)郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表的什么问题?
(3)除了圭表,请你再列举一个我国古代天文观测仪器。
如图甲所示,在“测量一个小灯泡电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为3V。
(1)根据图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线,将图乙中的器材连接成完整的电路(要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大);
(2)连接好电路,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,那么出现该状况的可能原因是小灯泡发生 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关,继续进行探究,根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像,如图丙所示,分析可知:小灯泡的额定功率为 W;若电流表的示数如图丁所示,其示数为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω;
(4)若实验室电压表损坏,某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表,并设计了如图戊所示电路,在电源电压保持不变情况下,也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率,其实验步骤如下:
①闭合S1,断开S2,移动滑动变阻器R的滑片至最左端,记下电流表的示数为I1;
②闭合S2,断开S1,调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光,电流表示数为I额;
③保持滑动变阻器R的滑片不动,闭合S1,断开S2,记下电流表的示数为I2;
④则小灯泡额定功率的表达式为P额= (用I额、I1、I2和R0等符号表示)
小明和小红对具有吸水性的小石块的密度进行了测量。(ρ 水已知)
(1)小明的实验过程如下:
①将天平放置于水平桌面上,游码放到标尺左端的零刻度线处,天平上指针的位置如图所示,下一步的操作是 。
②用调节好的天平测出小石块的质量为m;
③往量筒中倒入适量的水,读出水面对应的刻度值为V 1;
④用细线系好小石块将其浸没在量筒里的水中,读出水面对应的刻度值为V 2;
⑤小石块的密度:ρ 石= 。
(2)小红的实验过程如下:
①将用细线系好的小石块挂在弹簧测力计下,测出小石块重为G;
②将挂在弹簧测力计下的小石块 在水中,读出弹簧测力计示数为F;
③小石块的密度:ρ 石= 。
(3)对小明和小红的实验进行分析与论证,可知小明实验的测量值比小石块密度的真实值 (选填"偏大"或"偏小")。为了使测量结果更准确,可以在完成小明的实验步骤②后,将 ,再继续进行实验。