2018年全国中考物理试题分类汇编(100套):29.实验探究题
【内容简介】10.(2018•湖州)小华和小丽在观摩一次自行车比赛中,看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图甲所示。
(1)骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?小华提出了疑问,一旁的小丽说:“要想转弯,必须受力,身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力,”小华觉得小丽“要想转弯,必须受力”的观点很有道理,因为 力是改变物体运动状态的原因 。
(2)我们平时骑自行车转弯时,身体的倾斜没有这么明显,可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?且靠近内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显,使骑行的自行车转弯的力的大小,可能与哪些因素有关呢?小华和小提出了两种猜想。
猜想一:可能与骑行的速度有关;
猜想二:可能与圆弧形跑道的半径有关。
(3)接着,小华和小丽一起设计实验,并在实验室里通过实验验证猜想一。
把半径为0.5米的半圆轨道(左端连着横杆)通过横杆在O点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动),轨道置于压力传感器上时,传感器示数为1牛,让质量为30克的同一小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面A、B、C三处自由滚下,如图乙所示,观察、记录每次压力传感器达到的最大示数(注:小钢球到达最低点时的示数最大),记录如下表。
小钢球初始位置
A
B
C
距压力传感器
高度/米
0.5
0.4
0.3
压力传感器
达到的最大示数/牛
1.90
1.78
1.66
该实验可以得出的结论是 在其它条件相同时,使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大 。
若要验证猜想二,从控制变量角度考虑,需对上述实验进行哪两项改变?(不考虑小钢球与轨道之间的摩擦)① 改变圆弧形跑道的半径 ;② 让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下 。
(4)实验后,他俩在与同学们的交流中,有了新的猜想:让骑行的自行车转弯需要的力还可能与人和车的总质量有关。于是,他俩又展开了后续实验探究……
【分析】(1)力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因;
(3)比较表格中的数据知,根据控制变量法和实验目的得出结论;
根据控制变量的要求退出改进措施。
【解答】解:(1)力是改变物体运动状态的原因,转弯时,运动方向改变,运动状态发生改变,一定是受到力的作用,所以“要转弯,必须受力”;
(3)要验证猜想:“骑行的自行车转弯的力的大小可能与骑行的速度有关”,实验中需要控制控制小球的质量相同、圆弧形跑道的半径相同,使同一小球从不同的高度滚下来,从而使得小球到达压力传感器的速度不同,根据表格数据知:距压力传感器高度越高,压力传感器示数越大,故可以得出:在其它条件相同时,使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大;
若要验证猜想二即骑行的自行车转弯的力的大小,可能与圆弧形跑道的半径有关,需要控制小球的质量相同、下落的高度相同,圆弧形跑道的半径不相同,故需要①改变圆弧形跑道的半径;②让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下。
故答案为:(1)力是改变物体运动状态的原因;(3)在其它条件相同时,使自行车转弯所需要的力随速度的增加而增大;①改变圆弧形跑道的半径;②让同一小球在不同轨道上距压力传感器的同一高度自由滚下。
【点评】本题考查了用控制变量法分析和设计实验,考查学生的分析解答能力,难度不是很大。
23.(2018•淄博)下图是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路图,提供的器材有:6V的电源一个,电流表(0﹣0.6A,0~3A)。电压表(0﹣3V,0~15V)各一个,开关一个,5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个,“20Ω 1A”的滑动变阻器一个,导线若干(忽略
导线电阻),以上实验器材完好无损,实验中数据读取准确无误。
(1)探究电流与电压的关系时,移动滑动变阻器的滑片,改变电阻两端的电压,进行了多次测量,归纳得出 电阻不变时,电流与电压成正比 的规律。
(2)探究电流与电阻的关系时,测得的几组数据如下表所示。由于操作不当,导致表中第 3 次实验的数据存在错误,出错的原因是 滑动变阻器滑片没有调节就读数了 。纠正错误以后,小明用30Ω的电阻替换15Ω电阻进行第4次实验,发现实验无法进行下去,为完成第4次实验,请给小明提出可行的解决方案(不限于提供的实验器材): 换用最大阻值至少为30Ω的变阻器 。
实验次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.24
(3)利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值,实验中也要进行多次测量,其目的是 取平均值减小误差 ;将定值电阻换成小灯泡后,利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”,实验中也要移动滑动变阻器的滑片,其目的是 改变灯的电压 。若被测小灯泡的额定电压为3.8V,在调节滑片使小灯泡正常发光时,电压表的示数很难准确达到3.8V.测量误差较大,为此,小明改动电路,在不更换现有器材的情况下,提高了测量数据的精确度。请补全小明的做法:断开开关 将电压表小量程(0﹣3V)并联在变阻器的两端 ;闭合开关, 移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2V时 ;读出此时电流表的示数;计算小灯泡的额定功率。
【分析】(1)电阻不变时,电流与电压成正比;
(2)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,根据串联电路的规律和欧姆定律,求出第2次实验时滑动变阻器接入的阻值;
由欧姆定律,分析在第3次实验数据,由欧姆定律和电阻的串联求出变阻器连入电路中的电阻,据此分析;
(3)测量定值电阻的阻值,实验中进行多次测量,其目的是:取平均值减小误差;利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”,实验中也要移动滑动变阻器的滑片,其目的是改变灯的电压;
根据串联电路电压的规律,当灯变阻器的电压为6V﹣3.8V=2.2V时,灯的电压为3.8V,电压表大量程分度值为0.5V,故测量3.8V电压误差较大;
而电压表小量程分度度值为0.1V,故测量2.2V电压较为准确,据此确定实验步骤。
【解答】解:(1)究电流与电压的关系时,移动滑动变阻器的滑片,改变电阻两端的电压,进行了多次测量,归纳得出电阻不变时,电流与电压成正比的规律;
(2)①当接入电阻R2=10Ω时,电路中的电流为I2=0.3A,根据串联电路的规律和欧姆定律,此时滑动变阻器接入的阻值为:
R===10Ω,
在第3次实验中,由欧姆定律,R总===25Ω,
将R2换为R3=15Ω时,根据电阻的串联,变阻器的电阻R滑=25Ω﹣15Ω=10Ω,即滑动变阻器滑片位置不动,故第3次实验时,没有移动滑片就读电流表示数了;
由于电压一定时,导体中的电流与其电阻成反比,故应该为0.2A;
(3)利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值,实验中也要进行多次测量,其目的是:取平均值减小误差;将定值电阻换成小灯泡后,利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”,实验中也要移动滑动变阻器的滑片,其目的是改变灯的电压;
根据串联电路电压的规律,当灯变阻器的电压为6V﹣3.8V=2.2V时,灯的电压为3.8V,故可将电压表小量程(0﹣3V)并联在变阻器的两端,而电压表小量程分度度值为0.1V,故测量2.2V电压较为准确;
故断开开关,将电压表小量程(0﹣3V)并联在变阻器的两端,闭合开关,移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2V时,读出此时电流表的示数;计算小灯泡的额定功率。
故答案为:(1)电阻不变时,电流与电压成正比;(2)3;滑动变阻器滑片没有调节就读数了;换用最大阻值至少为30Ω的变阻器;(3)取平均值减小误差;改变灯的电压;将电压表小量程(0﹣3V)并联在变阻器的两端;移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2V时。
【点评】本题探究电流与电压、电阻关系,考查控制变量法、欧姆定律的运用、对器材的要求及对实验方案的设计。
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