中考证明实验设计专题_中考物理实验设计专题

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2014实验设计及证明专题冲刺练习

班级姓名

1.小明设计了一个实验，验证水的内部压强和水深的关系，所用的装置如图所示，增加细管内的砂粒可以改变细管沉入水中的深度。

①指出所用的测量工具，并用字母表示需要测量的物理量。

②逐条写出实验步骤。

③根据测量导出在不同深度处计算压强的公式。

④说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比。

2.证明：若将R1与R2并联后接在电压为U的电源上，在时间t内电流通过R1产生的热量为Q1，通过R2产生的热量为Q2，若将R1与R2 串联，则t时间内两个电阻 产生的总热量QQ1Q2 Q1Q

23.盛有水的烧杯中漂浮着一块冰块，冰的内部有一块石头，请证明：当冰块融化后液面将下降。

4.给你一个弹簧秤、一杯水（足量）和一个形状不规则的实心金属块，请你设计一个实验，设法测出金属块的密度，请写出具体实验步骤和密度的推导过程。

5.在学习了简单机械的知识后，同学们就开始讨论滑轮组的省力情

况与它的机械效率是否有关。小明认为滑轮组越省力，效率越高；小丽

同学认为滑轮组的机械效率与是否省力无关。请你以一个定滑轮和一个

动滑轮为例在答题卡的图中画出绕法，并推导滑轮组的机械效率是否与

它的省力情况有关（不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦）。

6.（4分）把几个导体串联起来，相当于增加了导体的长度，所以几个导体串联后的总电阻比任何一个串联导体的电阻都大，试证明。（原创）

7.（6分）已知某玩具电动机的线圈电阻为1．5Ω，若将线圈直接接到电压为3V的电路中（不让线圈转动），（1）通过线圈的电流是多少？（2）当电动机正常工作时，你认为通过线圈的电流是比这个电流值大还是小？请设计一个实验来验证，写出你所用的器材，并简述你的方法。

8.35．（７分）一只额定电压为Ｕ,正常转动时电流为Ｉ的小电动机，输出功率为Ｐ，试推导：

（1）电动机的效率（2）该电动机线圈电阻

9.小明和他爸爸周末在公园里玩跷跷板，小明和他爸爸的质量分别为m和M，他们都在跷跷板走，都向中间支点走近，小明发现跷跷板一直保持水平平衡，小明和他爸爸的速度分别为V1和V2求证：m V1=M V

210.汉唐漕运水系调查是2012年十大考古发现，在挖掘中发现一陶瓷碗，现给你一个量筒（足够大），一个烧杯（内盛足量的水），一陶瓷碗（陶瓷片的密度大于水的密度，能浮于水面），一个镊子．

请你用所给器材测出这陶瓷碗的密度．

（1）实验步骤；

（2）陶瓷碗密度的表达式．

11、【原创】将一物体放在水平地面上，它收到的重力大小为G，它对地面的压力大小为F，请结合力的示例图证明：

F=G12、35.（7分）老师给同学们布置了一个双休日的动手作业，要求学生在家里寻找实验器材，设计实验，验证水的内部压强和水深的关系。小浩想到用如图所示装置来完成实验。（原创）

（1）想想小浩还需要什么测量工具（2）请你帮助小浩设计实验步骤

（3）根据测量导出在不同深度处计算压强的公式，并通过实验结果判断水的内部压强

是否与水深成正比。

13、(6分)斜面是人们生产和生活中经常使用的一种可以省力的简单机械。下面是某同学针对斜面问题进行理论研究的过程，请你帮他完成“理论论证”。提出问题：使用粗糙斜面时，物体所受的摩擦力f与拉力F大小关系怎样？ 建立模型：如图所示，斜面长为L、高为h，沿粗糙斜面匀速向上拉动重为G的物体，所用拉力为F，所受的摩擦力为f； 理论论证：用功的原理证明F>f。【原创】

14、现准备只接入一个电阻R，将一个满偏电流IA=0.1A电RA=0.5Ω,刻度均匀的电流表改装成一个量程为0.6A的电流表。请你参考上述信息，完成下列任务：

（1）画出改装电路图。

（2）计算出接入电阻R的阻值。

（3）简述理由，说明改装后的电流表的刻度是否均匀。

15、（6分)已知额定电压均为U的两个电阻的额定功率分别为P1、P2，现将它们串联到电压为U的电源上，电路的总功率为P总，请证明：

16、在定值电阻和滑动变阻器的串联电路中 试证明滑动变阻器R1功率最大的条件是滑动变阻器的阻值等于定值电阻R。

17.（6分）如图所示，甲、乙两个材质均匀的实心正方体分别放置在水平地面上，且它们各自对地面的压强

相等。若分别在两个正方体的上部，沿水平方向截去相同高度，则甲、乙的剩余部分对地面的压强p以及剩余部分质量m的大小关系：p甲＞p乙，m甲＞m乙，请通过推导证明这个结论。

18、（6分）学了浮力的知识后，老师提出一个问题：底部很平滑的圆柱体铁块沉到装水的烧杯底部时，还受到浮力吗？王同学认为铁块下表面一定还有水，所以受到浮力；李同学认为铁的密度很大，铁块下沉后会与烧杯底部紧密接触，铁块下表面不受到水的压力，所以不受到浮力。请你设计一个实验证明他俩的想法是否正确。

19、小刚认为：“浸没在水中的两个物体，所受浮力较大的物体会上浮”。实验桌上有装适量水的大水槽一个，还有：①大铝块、②小铝块、③体积与小铝块相同的小蜡块各一个。请你从①②③种器材中选用两个，设计一个简单实验，说明小刚的观点不正确。（已知：ρ铝＞ρ水＞ρ蜡）。要求：（1）写出所选用的实验器材；（2）简述实验步骤和实验现象。

20、有一不规则的金色器件（含铜和金），在保持金色器件完好的情况下，请你设计一个实验测定它分别含．．．．．．．．．金和铜的质量。已知金的密度是ρ金，铜的密度是ρ铜，写出含金和含铜质量的计算式子。

参考答案：

1.①需要用的测量工具是直尺；需测量细管的直径D和细管沉入水中的深度H1，H2。（2分）②实验步骤：（1）测出细管的直径D；（2）在细管中加少量砂粒，将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2；（3）增加细管中的砂粒，再将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2。酌情给分（2分）

③（2分）导出计算压强的公式。平衡时，细管（含砂粒）所受重力G管与所受浮力F浮相等，即④

（2分）

2.3.融化前：漂浮F浮=G冰+G石=ρ

水

gV排推得V排=（G冰+G石）/ρ

水

水

g（2分）

融化后：冰化为水G冰=G水=m水g=ρ石头沉底F浮=ρ

水

v水g 推得V水=G冰/ρ

水

水

g（1分）

gV石＜G石推得V石＜G石/ρ

水

g（1分）

水

V‘排=V石 +V水＜G石/ρg+G冰/ρ

水

g=（G冰+G石）/ρg=V排（2分）

所以液面会下降 4.解：实验步骤：（1）用弹簧秤测出金属块的重为G

（2）手拿弹簧秤，将金属块浸没在水中，读出此时弹簧秤的读数为F（2分）（3）m金=G金/g(1分)

又因为F浮=ρgV（1分）所以V金=V排=F浮/ρg（1分）

ρ金=Gρ/F浮= Gρ/（G-F）（1分）5（6分）画出如图所示的装置图（2分）

GG动GG

FF

3GhGhG1

F1S1GG动GG动

2h

GhGhG 2

F2

F1 C

C

F2S2

GG动

3h

GG动

推导过程正确得3分

因为F1>F2，η1=η2，说明滑轮组的机械效率与是否省力无关。（1分）

121212

17.（1）2A（2分）；（2）电动机正常工作时，通过线圈的电流比这个2A电流值小。器材：电源、开关、导线、电动机、电流表

方法：将这些器材连成一个串联电路，先用电流表测出电动机线圈不转时的电流，再用电流表测出电动机正常工作时的电流，比较两次电流的大小即可。

8.（1）解：

由题意可知电动机的额定功率P额=UI（1分）∴电动机的效率η=P/P额=P/UI（2分）（2）解：

电动机线圈上消耗的功率P消=P额-P=UI-P=IR（2分）∴R=（UI-P）/I

9.证明：根据杠杆平衡条件可知：F1L1=F2L2（2分）mgL1=MgL2（2分）

mgV1t=MgV2t（1分）

mV1=MV2（1分）

10.①向量筒中倒入一定量的水，体积为V

1②把陶瓷碗漂浮在量筒中的水面上，此时量筒中水面到达的位置为V

2③用镊子按一下陶瓷碗，使其沉没在量筒的水中，此时水面到达的位置为V3（2）橡皮泥密度的表达式：

（2分）

11、∵G与F支是一对平衡力 ∴G=F支（2分）

又∵F与F支是一对相互作用力 ∴F=F支（2分）∴F=G12、（7分）（1）需要用的测量工具是直尺；（1分）

（2）实验步骤：①测出细管的直径D；②在细管中加少量砂粒，将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2；③增加细管中的砂粒，再将细管放入盛有水的容器中，平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H2。（3分）

（3）导出计算压强的公式。平衡时，细管（含砂粒）所受重力G管与所受浮力F浮相等，即（3分）

3.证明：将重为G的物体升高h，直接用手做的功为W1=Gh(1分)克服摩擦力做功为W2=fL(1分)利用斜面做的功为W=FL(1分)根据功的原理可知：W=W1+W2(1分)即FL=Gh+fL，则F= Gh/ L+f(1分)

∵Gh/ L＞0，∴F>f(1分)

14、（2）因为并联，所以电压相等0.1A×0.5Ω=(0.6A-0.1A)×RR=0.5Ω IA×0.5Ω=IR×0.1AIR=0.5 IAI总= IA + IR =0.6 IA 所以刻度均匀

15、(6分)

R1=U2/p1, R2=U2/p22分 P总=U总2/R总2=U2/(R1+ R2)2分 P总= U2/(U2/p1+ U2/p2)=P1P2/P1+P22分

16（6分）设电路中电源电压是U，则电路中的电流I=U/（R+R1）R1上的功率P=I^2*R1 =[U²/(R+R1)²]*R1 =U^2*R1/(R+Rp)^

2= U^2*R1/[(R-R1)^2+4R*R1] = U^2/[(R-R1)^2/R1+4R]

看上式：

1、分子是一个常量，而分母是两项之和，显然，当分母最小时，分式有最大值；

2、组成分母的两项，前一项中含变量R1，而后一项是常量，显然，只有当前一项最小时，两项的和最小，而前一项的分子是平方项，最小值是零。

结论：

1、当变量R1=（常量）R时，P有最大值；

2、P的最大值是：U^2/4R

17（6分）设甲边长为a，乙边长为b，则由图可知a﹥b，两物体对地面的压强相等，即

甲a3g

a

2

乙b3g

b2，化简得：甲a乙b，即

甲b=；（2分）乙a

截去相等高度后，甲的体积仍大于乙的体积；

m甲甲a2(ah)a(ah)

==两物体剩余质量m甲=甲a(ah)，m乙=乙b(bh)，m乙乙b2(bh)b(bh)

即剩余部分质量甲的质量大于乙的质量。（2分）两物体对地面的压强由pp甲

F

得： S

甲（ah)g，p乙

a2

p甲甲(ah)b(ah)abbh=； p乙乙(bh)a(bh)abah

甲a2(ah)g乙b2(bh)g

b2

乙（bh)g18、即剩余部分甲对地面的压强大于乙对地面的压强。（2分合适的烧杯装适量的水；取一上部带挂钩的圆柱

形铁块用细线系在弹簧秤下，先测出铁块浸没在水中但不碰杯底时的示数F1；再让铁块沉到杯底，用弹簧秤缓慢向上拉动铁块，读出铁块恰好被向上拉起时弹簧秤的示数F2。（2分）

如果F2大于F1较多，说明不受浮力，即李同学想法正确。（2分）如果F2与F1相等，说明受到浮力，即王同学想法正确。（2分）

19、（6分）（1）实验器材：装适量水的大水槽、大铝块、小蜡块。（2分）（2）实验步骤及实验现象：

① 用手拿着大铝块和小蜡块，将它们浸没在水槽的水中，且不触碰水槽。由于大铝块的体积大于小蜡块，当它们浸没在水中时，大铝块所受浮力较大。（2分）

② 放开手，可以观察到大铝块下沉到水槽底部，小蜡块上浮到水面。（2分）这个实验说明小刚的观点不正确。

20、35.（7分）（a）用托盘天平测出器件的质量M。2分（b）用量筒测出器件的体积V，2分

(3)已知金色器件的质量是M，体积是V，金的密度是ρ金，铜的密度是ρ铜，写出含金和含铜的计算式子m金 + m铜=Mm金/ρ金 + m铜/ρ铜=V3分