第3课时　综合型实验
 
一、光、热学综合实验
1. (2018年陕西)某小组同学用如图2­43甲所示的装置“探究凸透镜成像特点”，其中凸透镜的焦距为15 cm，他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙(用带箭头的线段表示物或像，A′、B′分别表示蜡烛在A、B处像的位置)．
 　　　
甲　　　　　　　　　　　　　　　　乙
图2­43
(1)从图乙中可以看出，蜡烛在A，B位置时光屏上得到的都是倒立、________的实像，生活中利用这个成像特点制成了________(写出一个即可)．
(2)和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15～30 cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30 cm以外处，但是，当他们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距____________________．
(3)为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法：
做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变________了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距________(填“大于”“小于”或“等于”)15 cm.
做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较________(填“大”或“小”)，将近处物体的像成在视网膜________(填“前”或“后”)方，故需配戴________透镜矫正．
2．(2018年威海)在“探究热现象”的实验中，小明用烧杯、试管、温度计、圆底烧瓶等器材进行了如下实验．
 　　　　　　　　 　　　　　 　　
　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　　　　丙
 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　丁　　　　　　　　　　　　　戊
图2­44
(1)小明用如图2­44甲所示的装置“探究冰熔化时温度的变化规律”，根据实验数据绘制了温度随时间变化的图象，如图乙所示．该物质在BC段处于________(填“固体”“液体”或“固液共存”)状态，此过程中物质的内能________(填“增加”“减少”或“不变”)；比较图乙中AB段与CD段可知，质量相同的冰和水在升高相同的温度时，加热时间不同，原因是：______________.
(2)小明用如图丙所示的装置“探究水沸腾时温度变化的特点”，纸板上留有小孔的目的是：____________________________.实验中温度随时间变化的图象如图丁所示，分析FG段会发现：________________________________________(请写出一条)．
(3)小明用如图戊所示的烧瓶将水加热至沸腾后，把烧瓶从火焰上拿开，水会停止沸腾．再迅速塞上瓶塞，把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水，发现水又重新沸腾了，这是因为：____________________.
二、力学综合实验
3．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验(如图2­45所示)，实验数据记录如下表．
 　　　　　 　　　　　
　　　　　　　　甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙
图2­45
实验
次序 钩码重
力/N 钩码上升
的距离/cm 弹簧测力计
的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械
效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 
3 6 10  30 90.9 %
(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为________(结果保留一位小数)．
(2)第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为________N.
(3)分析数据可得结论是：由同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越______(填“高”或“低”)．
(4)根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8 N的物体匀速提升10 cm，此时滑轮组的机械效率可能为________(只填序号)．
A．71.6%  B．82.4%  C．92.1%
4．(2018年滨州)在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中，某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S是有关的，但对有怎样的关系看法不同，于是，在老师的帮助下，小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验，测出实心圆柱体竖直放置时(如图2­46所示)对水平桌面上海绵的压下深度，实验记录见下表．
 　　　
图2­46
序号 物体 底面积S/cm2 高度h/cm 海绵被压下深度/cm
1 合金甲圆柱体A 10 5 0.5
2 合金甲圆柱体B 10 10 1
3 合金甲圆柱体C 20 10 1
4 合金乙圆柱体A 10 5 1.5
5 合金乙圆柱体B 10 10 3
6 合金乙圆柱体C 20 10 3
(1)该小组同学是通过____________________来判断压强大小的．
(2)分析实验1、2或4、5可以得出：当圆柱体的材料密度相同时，实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的________有关．
(3)分析____________可以得出，当圆柱体的密度相同时，实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关．
(4)此探究过程用到的科学探究方法有________、__________.
(5)实验结束之后，同学们在老师的指导下，以某一合金甲圆柱体为研究对象，推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ，长方体铁块的高度为h，底面积为S)则表达式为____________．
(6)上面推导出的表达式________(填“能”或“不能”)应用于各类固体压强的计算．
5．在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中：
实验器材：弹簧测力计、溢水杯、空杯、三个大小相同的正方体物块、细线．
小凤所在小组根据老师提供的实验器材进行实验，并将实验数据记录在下表中：
研究
对象 物块重
G/N 空杯重
G杯/N 物块浸没
在水中时弹
簧测力计的
示数F′/N 杯、水
总重
G总/N 浮力的
大小
F浮/N 排开水所
受的重力
G排/N
物块1 1.25 0.35 1.1 0.5 0.15 0.15
物块2 1.15 0.35 1.0 0.5 0.15 0.15
物块3 0.45 0.35 0.3 0.5 0.15 0.15
根据实验器材和表中数据，完成下列题目：
(1)浸入液体中的物体所受浮力的大小________物体排开的液体所受重力的大小．
(2)把物块1浸没在水中，放手后将__________(填“上浮”“下沉”或“悬浮”)．
(3)由本次实验可确定，浸入液体中的物体，所受浮力的大小与物体的________无关．(多选题，只填写字母)
A．重力　　　　B．质量　　　　C．体积　　　　D．密度　　　　E．形状
6．(2018年潮州模拟)(1)如图2­47所示，刻度尺所测物体的长度为________cm.
(2)为了探究“物体的浮沉条件”，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材，实验步骤如下：(g取10 N/kg)
a．按如图2­48甲所示的方法测出金属块受到的重力大小为________N.
b．如图乙所示将金属块浸没在量筒的水中，金属块受到的浮力大小为________N.
c．比较金属块浸没在水中受到的浮力和金属块受到的重力大小，可知金属块浸没在水中时会________(填“上浮”“悬浮”或“下沉”)．
 
图2­47

 　　　　
甲　　　乙
图2­48
7．如图2­49所示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验．实验步骤如下：
 
图2­49

Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离．
Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离．
回答下列问题：
(1)步骤Ⅰ是为了研究动能大小与______的关系．
(2)步骤Ⅱ是为了研究动能大小与______的关系．
(3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球________的大小，木块的作用是为了比较钢球____________的大小．
三、电磁学综合实验
8．(2018年黔东南)小宏在做“测量小灯泡电功率”的实验中，器材齐全且完好，学生电源有2、4、6、8、10、12 V六档供选择，滑动变阻器有A、B两个(A标有“10 Ω　1 A”字样、B标有“20 Ω　2 A字样”)，待测小灯泡标有“2.5 V”字样．小宏选用6 V档的电源，并选取一个变阻器进行实验．
 　　

甲

 　　　　　
乙　　　　　　　　　丙

图2­50
(1)小宏连接实物时未完工，请你用笔画线代替导线将图2­50甲中滑动变阻器连入电路，要求滑片向右滑动时阻值变大．
(2)测定小灯泡的额定功率需要测量和记录的物理量是________和________，判定该小灯泡正常发光的方法是：_____________________________________________________.
(3)小宏正确连接电路且实验步骤正确．当滑动变阻器阻值调到最大值时闭合开关，发现小灯泡发光较亮(发光异常)，电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示，其中电流表的示数是________A，出现这种情况的原因是他选用了________(填“A”或“B”)变阻器．此时若要测出该小灯泡的额定功率，你的方法是：_________________________________________.
9．【实验名称】探究电流与电压、电阻的关系．
【实验器材】电压表(0～3 V,0～15 V)；电流表(0～0.6 A,0～3 A)；滑动变阻器A(0～10 Ω)；滑动变阻器B(0～200 Ω)；阻值为5 Ω、10 Ω的定值电阻各一个；两节干电池、开关和导线若干．
用R＝5 Ω的定值电阻做实验时，为方便调节电流，应选用滑动变阻器________(填“A”或“B”)．
【设计实验与进行实验】
(1)同学们设计了如图2­51所示甲、乙、丙三个电路．
    
图2­51
①经过讨论，认为不应该选择图甲电路，原因是：__________________________________.
②为探究电流与电压的关系，应该选择图________所示的电路．
(2)根据设计的电路图进行电路连接，小明在连线时还有部分线没有完成，请你将图2­52中的实物电路连接完整(导线不得交叉，且要求闭合开关前滑动变阻器连入电路的电阻最大)．
 
图2­52

(3)小明通过实验得出了下表中的数据，请读出图2­53中两表的示数，记在表中最后一列的空格处．

电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 
电流I/A 0.05 0.1 0.15 0.2 
 　
图2­53
【分析与论证】
根据上面数据可以得出结论：________________________________________________
________________________________________________________________________.
10．(2018年温州)某兴趣小组利用如图2­54甲所示装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：
 　　　
　　　甲　　　　　　　　　　　　乙
图2­54

①将阻值为10 Ω和20 Ω的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路．
②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为Δh1、Δh2.
③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置．
④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为Δh3、Δh4，实验数据如下表所示．
(1)步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为________A.
(2)本实验通过设计串联电路来探究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？______________________.
(3)小明认为：只要选择“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：____________.

电流
大小 烧瓶玻璃管内液面的变化高度
 A烧瓶(RA＝10 Ω) B烧瓶(RB＝20 Ω)
I Δh1 Δh2
2I Δh3 Δh4
11.(2018年大连)某同学猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的实验器材有：电压为6 V的电源，电流表、滑动变阻器、停表、开关各一个；U形相连的塑料盒一个，盒内密封着空气盒内电阻丝的阻值为10 Ω；导线若干．
 
图2­55

(1)用笔画线代替导线，将图2­55中的电路连接完整．
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移动到________(填“a”或“b”)端．
(3)该实验是通过______________来反映电流通过电阻丝产生热量的多少．
(4)该同学设计实验时，将三次实验的通电时间均设定为15 s，三次实验预设的电流值分别是I1、I2和I3，则该同学进行第一次实验的操作是：闭合开关，______________________
__________________________________________________.

12．为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”有关，做了以下几次实验，实验现象如图2­56所示．根据图示现象回答下列问题：
 　　　　 　　　
　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　　丙

图2­56
(1)通过观察图甲中A与B两个电磁铁，当通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性就越________．
(2)通过观察图甲中B与C两个电磁铁，当通过线圈的电流、线圈的匝数相同时，________(填“有”或“无”)铁芯的电磁铁，它的磁性就越强．
(3)通过观察图乙与图丙，当线圈的匝数相同、有无铁芯相同时，电磁铁的电流越________，它的磁性就越强．
(4)结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有：________________________________________
________________________________________________________________________.
13．如图2­57所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置．闭合开关后，导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路．
 
图2­57
(1)要使灵敏电流计的指针发生偏转，可行的操作是保持磁铁静止，__________________；或保持导体棒静止，__________________________.
(2)要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变，可以采取两种方法．
方法一：___________________________________________________________.
方法二：______________________________________________________________.
 
第3课时　综合型实验
【演练?强化巩固】
1．(1)放大　投影仪(幻灯机)
(2)太大(或超出了光具座的长度范围)
(3)小　小于　大　后　凸
解析：(1)当2f＞u＞f时，凸透镜成倒立、放大的实像，应用是幻灯机或投影仪．
(2)光屏上没有像的原因：①物距小于焦距，成虚像；②光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上，像没有成在光屏上；③物体在焦点上，不能成像；④物距大于焦距，但当物体靠近焦点时，由于像距太大(或超出了光具座的长度范围)，在光具座上移动光屏无法得到清晰的像，本题就属于这种情况．
(3)保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，说明像距变小了，则更换的凸透镜会聚光的能力更强，焦距更小，小于15 cm.
产生远视眼的原因是，晶状体太薄，折光能力太弱，焦距变大，近处物体的像成在视网膜之后，用凸透镜进行矫正．
2．(1)固液共存　增加　比热容不同
(2)为了使烧杯内外气压相同　水在沸腾过程中继续吸热但温度不变
(3)沸点随气压的降低而降低
3．(1)88.9%　(2) 2.2　(3)高　(4)C
4．(1)海绵被压下的深度　(2)高度　(3)2、3或5、6　
(4)控制变量法　转换法　(5)p＝ρgh　(6)不能
解析：已知合金的密度为ρ，圆柱体铁块的高度为h，底面积为S，由压强的公式推导过程为：p＝FS＝GS＝mgS＝ρVgS＝ρgh.从实验条件可以看出p＝ρgh这一公式只适用于质量分布均匀的实心柱状物体，不能应用于各类固体压强的计算．
5．(1)等于　(2)下沉　(3)ABD
6．(1)1.60　(2)2.2　0.2　下沉
7．(1)速度　(2)质量　(3)速度　动能
8．(1)如图D118所示．
 
图D118

(2)额定电压(电压)　电流　电压表示数为额定电压2.5 V
(3)0.32　A　更换4 V档电压来实验或更换成B变阻器来实验
9．A　(1)①灯泡的阻值随温度改变而改变，无法使用控制变量法　②丙
(2)如图D119所示．
 
图D119
(3)2.4　0.24　在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
10．(1)0.24　(2)电流和通电时间　(3)Δh3＞Δh2
解析：由第一行数据可知，通过的电流相同，使电阻变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化Δh2可得吸收热量的变化；由第一列数据可知，电阻相同，使通过的电流变为原来的2倍，观察玻璃管内液面的变化Δh3可得吸收热量的变化；电流和电阻都是变为原来的2倍，通过比较得出Δh2＜Δh3，可以得出对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大．
11．(1)如图D120所示．
 
图D120
(2)a　(3)U型管内液面高度差
(4)移动滑片，使电流表的示数为I1，通电15 s，观察U型管内液面高度差
12．(1)强　(2)有　(3)大
(4)通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯
13．(1)使导体棒左右运动　使磁铁左右运动
(2)改变导体棒运动的方向　改变磁场的方向

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