卷子答案网-一个不只有答案的网站实验专题(八) 创新实验
类型一 力学创新实验
1.[2022·西城一模]小军要利用天平、刻度尺、裁纸刀来测量一块形状不规则但厚度均匀的纸板的面积。他的实验步骤如下,请你完成下列问题,并将实验步骤补充完整。
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平横梁平衡时,他发现天平指针在分度盘中央两侧不断摆动,摆动的幅度如图1甲所示。此时,他应该将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)侧调节。
图1
(2)调节天平平衡后,将纸板放在天平的左盘,在右盘中添加砝码并移动游码,当天平横梁再次平衡时,天平右盘内所加的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,则纸板的质量m总为 g。
(3)用刻度尺和裁纸刀在纸板上裁剪一块边长为2 cm的正方形小纸板,
。
(4)根据公式S= ,计算出这块形状不规则的纸板被裁剪前的面积S。
(5)请你画出本次实验的数据记录表格。
2.[2022·海淀期末]实验台上有如下满足实验要求的器材:铁架台一个,已经调零的电子秤一个(显示结果为质量),足够深的圆柱形水槽一个(内有足量的水),系有细线的实心圆柱体物块一个(ρ物>ρ水),刻度尺一个。已知圆柱体物块底面积为S,如图2所示。
请利用上述实验器材,设计一个实验证明:浸在液体中的物体,受到的浮力大小随排开液体体积的增大而增大。
请写出实验步骤,画出实验数据记录表格。
图2
3.实验台上有如下满足实验要求的器材:弹簧测力计一个,足够深的水槽一个,足量的水,系有细线的实心圆柱体物块一个(ρ物>ρ水)。已知圆柱体物块底面积为S,侧面带有间距均为2 cm的刻度线,如图3所示。
请利用上述实验器材,设计一个实验证明:“水内部的压强p跟水的深度h的关系为p=kh”,式中k为常数。
请写出实验步骤,画出实验数据记录表格。
图3
4.[2022·东城二模]在“探究液体内部的压强与深度的关系”的实验中,某实验小组同学所用实验器材有:两端开口、 粗细均匀的薄玻璃管,管口面积为S,一个比管口稍大的轻质塑料薄片、大水槽、刻度尺、托盘天平、砝码、烧杯、适量的水。进行了如下实验。
(1)请帮助他们将实验步骤填写完整:
①大水槽中装入足够深的水;
②烧杯中装入适量水,用已调平的天平测出烧杯和水的总质量m总,记入表格中;
③塑料薄片紧贴在玻璃管的下端,之后将玻璃管和塑料薄片一起竖直插入大水槽中某一位置,用刻度尺测量此时塑料薄片到水面的深度h,如图4所示,记入表格中;
图4
④顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,直至 ;
⑤用天平测量出烧杯和剩余水的总质量m余,记入表格中;
⑥改变深度h,重复②~⑤实验步骤再做5次实验,将实验数据记入表格中;
⑦运用公式p= ,计算出管内水产生的压强p,记入表格。
(2)请设计实验所需表格。
类型二 电学创新实验
5.[2022·海淀期末]如图5所示,在竖直放置的电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体,滑动变阻器的滑片P位于滑动变阻器的中间部位,闭合开关后可看到小灯泡发光。现调节滑动变阻器滑片P的位置,保证条形磁体始终未接触电磁铁,弹簧的形变始终为弹性形变,小灯泡始终处于发光状态。请通过分析说明,在滑动变阻器滑片P所有可能的调节过程中,其滑片P位置变化与小灯泡的亮暗变化和弹簧的长度变化的对应关系。
图5
6.实验桌上有如下器材:满足实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、电阻箱(在电路图中符号为)一个、开关一个、导线若干。
请选用上述实验器材,设计一个实验证明“当通过电阻的电流保持不变时,电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。
请你画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表格。
7.实验桌上有学生电源、电磁铁、已调零的电流表、已调零的弹簧测力计、滑动变阻器、软铁棒、带横杆的铁架台、刻度尺和开关各一个,导线若干。小华将这些器材组装成如图6所示的实验装置。请利用该装置进行实验,证明“当线圈匝数一定时,通过电磁铁线圈中的电流越大,电磁铁的磁性越强”。
(1)请写出仪器组装好以后的实验步骤。
(2)请设计实验数据记录表格。
图6
类型三 光学创新实验
8.[2022·东城二模]物理兴趣小组在探究凸透镜成实像时,像距与物距的关系时,所用的实验器材有:光具座、蜡烛、凸透镜、光屏、刻度尺等,实验装置如图7甲所示。
图7
(1)在组装器材时,如果没有将烛焰、凸透镜和光屏中心调到同一高度,则实验中 。 (填正确选项前的字母)
A.烛焰经凸透镜不能成像 B.光屏上接收到的像不清楚
C.光屏可能接收不到像
(2)调整好器材后,将蜡烛放在一倍焦距和二倍 焦距之间的某点,在凸透镜的另一侧移动光屏观察成像情况。但蜡烛所放的位置不能离焦点太近, 原因是 。
(3)另一个小组的同学在探究凸透镜成像的性质时,将蜡烛换成了“F”形LED灯,实验装置如图乙所示。与蜡烛相比,“F”形LED灯除了可以使像变得更亮、更清晰以外,还有哪些优点 请你至少写出一条:__________________
。
9.[2022·海淀一模]在探究“近视眼的矫正”课外实验中,用蜡烛模拟远处所视物体;水凸透镜模拟人眼晶状体,并与注射器相连,其凸起程度(凸起程度越大,其焦距越小)可通过注射器注入或吸取水量来调节;用光屏模拟人眼视网膜。
(1)如图8所示,此时在光屏上得到了烛焰清晰的像,该像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的
(选填“实”或“虚”)像。
图8
(2)向水凸透镜内注入适量的水来模拟近视眼,发现光屏上原来清晰的像变模糊了。若想在光屏上再次得到清晰的像,可以将光屏向 (选填“远离”或“靠近”)水凸透镜的方向移动适当距离;或者光屏不移动,在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的 (选填“凸”或“凹”)透镜也可以。
答案
1.(1)左 (2)8.8
(3)用天平测量小纸板的质量为m0
(4)4 cm2×
(5)如表所示
纸板的质量m总/g 正方形小纸板的质量m0/g 正方形小纸板的面积S0/cm2 形状不规则的纸板被裁剪前的面积S/cm2
[解析](1)由图甲可知,指针左右摆动时中间位置偏右,需要将平衡螺母向左侧调节,使天平横梁平衡。
(2)由图乙可知,纸板的质量为m总=5 g+3.8 g=8.8 g。
(3)裁出的2 cm边长的正方形小纸板的面积为S0=(2 cm)2=4 cm2,用天平测量正方形小纸板的质量m0即可求出面积为1 cm2的小纸板的质量为。
(4)整块不规则纸板的质量与面积为1 cm2纸板的质量的比值即为不规则纸板的面积,即质量为m总的纸板对应的面积为S==S0=4 cm2×。
2.实验步骤:
①将装有适量水的圆柱形水槽放在电子秤上,读取电子秤的示数m0,并将m0和圆柱体物块的底面积S记入实验数据记录表格;
②将吊有圆柱体物块的细线固定在铁架台上,使圆柱体部分浸入水中,圆柱体物块不接触容器,静止时读取电子秤的示数m,并用刻度尺测量浸入深度h,并将m、h记入实验数据记录表格;
③改变圆柱体物块浸入水中的体积,仿照步骤②重复两次实验,并将m、h记入实验数据记录表格;
④根据V排=Sh,计算出圆柱体物块排开水的体积,根据F浮=(m-m0)g计算出圆柱体物块受到的浮力,并将V排、F浮记入实验数据记录表格。
实验数据记录表格:
S/m2 h/m V排/m3 m0/kg m/kg F浮/N
3.实验步骤:
①用已调零的弹簧测力计测出物块所受的重力G,并将S和G的数据记在表格中;
②将挂在弹簧测力计下的物块部分体积竖直浸在水槽的水中(物块与水槽不接触),静止时由物块侧面的刻度线读出它浸在水中的深度h,用弹簧测力计测出对物块的拉力F拉,将h和F拉的数据记在表格中;
③仿照步骤②,再改变5次物块竖直浸在水中的深度(物块与水槽不接触,且未浸没),读出各次实验中物块浸在水中的深度h,用弹簧测力计分别测出各次实验中物块受到的拉力F拉,将各次实验相对应的h和F拉的数据记在表格中;
④利用公式p=和测量的数据,分别计算出6次实验中物块下表面受到水的压强p,将数据记在表格中。
通过分析表格中的数据可以看出液体的压强与深度成正比,即p=kh。
实验数据记录表格:
S/m2
G/N
h/m
F拉/N
p/Pa
4.(1)④轻质塑料薄片刚好脱落
⑦
(2)如表所示
h/cm
m总/kg
m余/kg
S/m2
p/Pa
[解析](1)当轻质塑料薄片刚好脱落时,轻质塑料薄片受到大水槽中水产生的压力与玻璃管中水产生的压力大小相等,即此时轻质塑料薄片受到大水槽中水产生的压强与玻璃管中水产生的压强大小相等,则水在深度h处产生的压强p=p管中水=,因薄玻璃管粗细均匀,则管中水对底部轻质塑料薄片产生的压力大小等于管中水的重力大小,即F管中水=G管中水,所以p=。
5.通过右手螺旋定则可以判断电磁铁上端为S极,下端为N极,电磁铁与条形磁体相互吸引。
①若滑片P向a端滑动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的电流变小,小灯泡变暗,电磁铁磁性减弱,弹簧长度减小。
②若滑片P向b端滑动,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的电流变大,小灯泡变亮,电磁铁磁性增加,弹簧长度增大。
6.实验电路图如图所示
实验步骤:
①将电压表、电流表调零,断开开关,按电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处;
②调节电阻箱的阻值为R1,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片调至适当位置,读出电流表的示数I,电压表的示数U1,将I、R1和U1记录在实验数据记录表格中;
③断开开关S,调节电阻箱的阻值为R2,再闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数仍为I,读出电压表的示数U2,将R2和U2记录在实验数据记录表格中;
④仿照步骤③,分别改变4次电阻箱的阻值,用电压表分别测量相应的电压大小,并分别将相对应的R3、R4、R5、R6和U3、U4、U5、U6的数据记录在实验数据记录表格中;
⑤利用公式P=UI,分别计算出6次实验中电阻消耗的电功率,并分别记录在实验数据记录表格中。
实验数据记录表格:
I/A
R/Ω
U/V
P/W
7.(1)实验步骤:
①闭合开关S前,读出弹簧测力计的示数F0,并记录在表格中;
②闭合开关S,调节滑动变阻器滑片到适当位置,待弹簧测力计稳定时,用刻度尺测量软铁棒下端到线圈上端的距离h,同时读出电流表示数I、弹簧测力计的示数F,并将I、F记录在表格中,断开开关S;
③闭合开关S,调节滑动变阻器滑片到适当位置,上、下移动弹簧测力计的位置,使软铁棒下端到线圈上端的距离仍为h,同时读出电流表示数I、弹簧测力计的示数F,并将I、F记录在表格中,断开开关S;
④仿照步骤③再进行1次实验;
⑤利用ΔF=F-F0计算出弹簧测力计示数的变化,并将ΔF的值记录在表格中。
(2)实验数据记录表格:
I/A
F0/N
F/N
ΔF/N
8.(1)C
(2)清晰的像有可能成在光具座外
(3)可以观察像与物的左右翻转情况
[解析](2)根据凸透镜成实像时的规律“物近像远像变大”可知,当物体在一倍焦距与二倍焦距之间,且离焦点太近时,像距会很大,清晰的像可能会成在光具座之外。
(3)“F”形的LED灯相比蜡烛,更便于观察像与物的左右翻转情况。
9.(1)等大 实
(2)靠近 凹
[解析](1)由图可知,此时像距等于物距且得到了清晰的像,则此时烛焰位于二倍焦距处,成倒立、等大的实像。
(2)向水凸透镜内注入适量的水时,水凸透镜的凸起程度变大,焦距变小,折光能力变强,若想再次在光屏上得到清晰的像,应使像距变小,应将光屏向靠近水凸透镜的方向移动适当距离;若光屏不移动,则应使像延迟会聚,可以在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜。
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