期末复习第三章探究解答综合提高2024-2025学年浙教版九年级上册科学

2024年12月九上期末复习——第三章探究解答综合提高一．实验探究题（共26小题）1．研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论：根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得：mg×OA＝m2g×OB………………①（m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………②①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV液由③④可得：ρ（1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是。【制作与应用】小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。（2）其错误操作可能是。【评价与改进】制作“液体密度秤”评价量表评价指标优秀合格待改进指标一刻度均匀、量程大刻度较均匀、量程一般刻度不均匀、量程小指标二测量精确程度高测量精确程度一般测量精确程度低（3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见。2．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤：步骤一：用刻度尺测出OE的长度L0。步骤二：把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。步骤三：。步骤四：利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是。（2）请根据小东的实验思路，将步骤三补充完整：。（3）ρ油的表达式为：。（用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示）3．小金为研究“斜面的机械效率与斜面倾斜角度的关系”，进行了如图所示的实验：①将一块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。②用弹簧测力计测出小车的重力G。③用弹簧测力计将小车从斜面底端匀速拉至顶端，记录弹簧测力计示数F。④改变斜面的倾斜角度，重复上述实验后，相关数据如表。实验序号斜面的倾斜角度小车的重力G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N斜面长s/m机械效率1较小100.23.612适中100.47.01157.1%3较大100.68.5170.6%（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为。（2）根据实验数据，可以得到的实验结论为。（3）斜面的机械效率还与哪些因素有关？。4．提高机械效率，能够更充分地发挥机械设备的作用。“测量滑轮机械效率”实验装置如图甲、乙、丙所示（每个动滑轮重相同），得到三组实验装置的数据如表所示。装置甲乙丙钩码重/N224钩码上升的高度/m0.10.10.1弹簧测力计示数/N1.51.01.7绳子自由端移动的距离/m0.20.30.3机械效率η66.7%待填78.4%（1）实验中应拉动弹簧测力计，实验乙组中待填的机械效率为。（2）比较乙、丙组，它们的效率是η乙＜η丙，可知影响它们机械效率高低的因素是。5．小德带了一个西瓜到学校与同学分享，在分享前同学们想测出它的重力，发现西瓜的重力超出了现有弹簧测力计的量程，但又找不到其它合适的测量工具，于是小德找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按如图所示进行了改进实验：步骤一：将细绳系在米尺50厘米刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。步骤三：如图甲所示，在米尺45厘米刻度线处挂上西瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75厘米刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡。（1）在步骤一中将细绳系在米尺中间，使米尺在水平位置平衡，是为了避免对测量结果的影响。（2）当小德在操作步骤三时，有同学指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小德这样使用弹簧测力计会使测量结果（选填“偏大”或“偏小”）。（3）小德分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为5牛，最后计算出西瓜的重力为牛。（4）在测量过程中小德发现：如果斜向下拉弹簧测力计，且使杠杆在水平位置平衡（如图丙所示），弹簧测力计示数5牛（选填“＞”“＜”或“＝”）。6．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）小明作了如下猜想：猜想1：与斜面的表面材料有关。猜想2：与斜面的倾斜程度有关。猜想3：与物体受到的重力大小有关。小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。实验序号123456斜面倾角303030303540斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物块重G/N2.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.251.452.503.751.351.48得出结论：分析上述数据，斜面的省力情况与有关。拓展交流：已知实验中，斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率是%。7．学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。【分析原理】（1）支架上最高处的定滑轮作用为。（2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因是。【装置调试】①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。【项目改进】（3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有。（写出两种）8．如图甲是小科根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是（只填写序号）：A．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处B．将天平放在水平台面上C．将待测物体放在天平左侧的置物盘中D．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记E．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记F．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧（填“左”或“右”）；（3）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知OP＝a，OQ＝b，ON＝c，钩码质量为m，则待测物体的质量M＝。9．小明在学习动滑轮后得知：动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。小明思考：“使用动滑轮时，若拉力的方向没有保持竖直向上，是否还能省一半的力”，于是设计了由滑轮、滑轨、滑块、弹簧测力计等组成的实验装置（如图甲），通过移动滑块来改变拉力与竖直方向的夹角θ，进行实验。其中绳子重和摩擦忽略不计，获得实验数据如表：实验序号钩码总重力G拉力作用线的夹角布度拉力大小F/牛①302②3302.4③3452.8④3604（1）根据表中第①次的实验数据，可以得知动滑轮重为牛。（2）分析4次实验数据，你能得到的实验结论是。（3）为了使实验结论更具有普遍性，接下来的设计是：。（4）小明查阅资料后，发现改变拉力与竖直方向的夹角θ时，同时动滑轮的支点也发生改变，如图乙所示，若拉力F为动力，动滑轮和物体总重视为阻力。请结合以上信息和杠杆平衡条件等相关科学知识，解释从第①次到第④次拉力变化的原因？。10．小宁骑自行车时发现，骑车上陡坡要吃力些。坡路和斜面相似，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？小宁做了如下猜想：猜想1：与斜面的表面材料有关。猜想2：与斜面的倾斜程度有关。猜想3：与物体受到的重力大小有关。为验证上述猜想，小宁利用如图甲所示的装置进行了实验，实验中用沿斜面向上的拉力F拉动物块在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面的拉力F与物块所受的重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）实验序号1234567斜面倾角θθθθθθ1（θ1＞θ）θ2（θ2＞θ1）斜面的表面材料木板棉布毛巾木板木板木板木板物块重G/N2.02.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.351.431.522.704.051.521.70（1）通过对比（填写实验序号）三次实验中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关。（2）通过对比1、6、7三次实验中的数据，得出的结论是：。（3）为验证猜想3，小宁做了1、4、5三次实验，分析实验数据后，小宁认为这几次实验省力情况相同的依据是。11．小文为探究滑轮组的机械效率设计了如图甲所示的创新实验装置，整个装置固定在带有刻度的支撑背景板上，带绕线轮的电机可通过转动拉起重物，压力传感器可测出绳子自由端拉力。不同物重对应的滑轮组机械效率实验数据组别绳子受力段数G物/NF/NW总/Jn1n＝31.960.800.120▲23.921.510.22786.5%35.882.200.33089.1%4n＝41.960.630.12677.8%53.921.220.24480.3%65.881.750.35084.0%实验步骤：①在动滑轮下方挂上钩码，记录重力G物，标记物体的位置。②闭合电机开关，匀速提升重物0.05m，断开开关，记录拉力F和绳子自由端移动的距离s。③分别改变G物和滑轮组绕线方式（使绳子受力段数n不同），重复以上操作，并记录数据，结果如表格所示。（1）请将表格中的数据补充完整。（保留到0.1%）（2）根据表中数据可得出的结论是。（3）与课本装置（如图乙）相比，该创新实验装置的优点是：。（写出两点）12．小滨与同学“探究物体下落时，其重力势能和动能的变化规律”。实验时，将铁球从某一高度释放，依次经过竖直方向上A、B、C、D、E、F、G各点，记录经过各点时的离地高度、重力势能、速度和动能，实验数据如表：高度（米）重力势能（焦）速度（米/秒）动能（焦）A点2.019.61.41.0B点1.615.73.14.9C点1.413.73.76.9D点1.211.84.28.8E点0.8▲5.012.7F点0.43.95.816.7G点0.22.06.118.6①小滨将铁球下落时的动能与速度的关系图线绘制在如图Ek﹣v图像中，分析图可知：物体的动能与其速度正比例关系（选填“成”或“不成”）。②根据表中数据，将表中E点的重力势能数据补充完整。③小江研究表中数据得出如下结论：物体下落时，重力势能减小，动能增大，动能和重力势能之和保持不变。小科同学觉得此结论与某些运动情景不符。请描述一个运动情景，说明小江的结论并不适用所有情境。④小金利用如图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则时间较长的是：（选填“t1”或“t2”）。13．小明在做如图甲所示的“观察小球摆动时动能和势能的转化”的实验。（1）图甲中，小球从A点由静止开始摆动到B点，小球在A点时和B点时所具有的机械能的关系是（忽略空气阻力）。（2）小科发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他猜想小球来回摆动一次所用的时间t可能与小球质量m、绳子长度L、小球移开的距离s等因素有关。为了验证猜想，他在竖直的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米以改变质量（如图乙所示），进行实验并得到了表中的数据。序号瓶子总质量m（g）移开距离s（格）悬线长度L（格）来回时间t（s）1203122.12403122.13603122.14602122.15601122.1660391.9760361.5木板上画出方格的目的是。（3）通过分析表中的数据可以得出初步的结论：。14．某同学用如图所示实验电路图测量小灯泡L1、L2的功率。L1标有“2.5V”字样，L2标有“0.3A”字样，阻值都约为10Ω。电源电压恒为9V，电压表只有“0～3V”量程可以用，定值电阻R0＝10Ω。回答问题，完成实验。（1）电流表量程应选。（填序号）A.0～60mAB.0～300mAC.0～0.6AD.0～3A（2）滑动变阻器规格应选。（填序号）A.10Ω0.2AB.10Ω1AC.100Ω0.2AD.100Ω1A（3）正确连接了实物电路，将L1接入电路。（4）闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，让电压表示数分别为1.0V、2.2V、2.5V、2.8V、3.0V，读出电流表示数，填在表中。根据表中数据，L1的额定功率P1＝W。实验次数12345电压U/V1.02.22.52.83.0电流/A接入L10.100.220.250.280.30接入L20.100.230.260.290.31（5）断开开关S，用L2替换L1，重复第（4）步测量操作，将测得的数据填入如表。（6）该同学根据表中数据，计算L2的额定功率P2＝3.0V×0.30A＝0.90W，他立即意识到这个结果不是L2的额定功率。要测得L2的额定功率，还需要的测量操作是：。15．小明想比较铜和铝的比热容，设计了如下实验：（1）将相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃；（2）取出后，将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中，并将容器用隔热材料密封，如图所示；（3）一段时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是20℃和17℃。（4）实验中，用间接反映两金属块吸收热量的多少。（5）对比数据可判断，表明的比热容大（填“铝”或“铜”）。16．某同学利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率（电源电压3V，小灯泡的额定电压2.5V）。（1）闭合开关，发现两电表指针处于图2所示位置，此时灯泡（选填“不发光”“微弱发光”或“比正常亮”）。（2）故障排除后，从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡U﹣I图象如图3所示，则小灯泡的额定功率是W。（3）他做完以上实验后，又想测出一个未知电阻Rx的阻值，连接电路时发现电压表已损坏，于是他又设计了如图4所示的电路，也测出了电阻的阻值（R0是已知阻值的定值电阻）。请你帮他完成下列步骤。①只闭合开关S1时，电流表的示数为I1。②再闭合开关S2后，电流表的示数为I2。③请写出未知电阻Rx的阻值表达式：Rx＝（用I1、I2和R0表示）。（4）在图1中滑动变阻器滑片移动过程中，电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图5所示，请判断随电流增大，滑动变阻器的功率大小变化是。17．小明利用两个灯泡，探究“影响电流做功多少的因素”。如图a。电源由四节干电池串联，每节电压恒为1.5V，灯L1额定电压为3.8V，灯L2额定电压为2.5V。（1）L1、L2两灯应选择电阻（选填“相同”或“不同”）的白炽灯泡，连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器，应比较两灯泡亮暗和电压表示数。总结发现：两灯串联时，通过灯泡的电流相等，电压越高，相同时间内电流做功越多，灯泡就越（选填“亮”或“暗”）。（2）小明为测出L1灯的额定电功率，在原电路中串联一只电流表如图b，正确连接电路后闭合开关，记录5组实验数据在下表中，同时还记录了小灯泡的亮度变化情况，请仔细分析实验数据和实验现象，得出所分析的结论：实验次数12345电压（V）33.23.844.2电流（A）0.280.290.310.320.33电功率0.840.9281.1781.281.386亮度暗→亮结论：小灯泡的亮度由（选填“实际功率”或“额定功率”）决定。18．探究电流热效应的影响因素。（1）用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与的关系。相同烧瓶内装满了煤油。为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应（选填“相同”或“不同”）。（2）通电一段时间后，甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致，则故障原因可能是。A.R0发生断路B.R0发生短路（3）小龙用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是。19．小宁做“测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材：电源（电压恒为3V）、小灯泡额定电压为2.5V，电流表、电压表、开关各一个，滑动变阻器一个，导线若干。（1）用笔代替导线按电路图将实物图连接完整。（2）电路连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表示数为0，移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数，电路故障的原因是。（3）排除故障后，改变滑片P的位置，测得多组对应的电压、电流值。描绘的小灯泡L两端电压随电流I变化的U﹣I关系图像如图丙所示，当小灯泡正常发光时，小灯泡的额定功率W。小宁进一步绘制出P﹣U2和P﹣I2图像，则图中正确的是。A.B.C.D.20．小明利用图甲电路研究“电流与电压的关系”。其中R为定值电阻，电源电压恒定为U。小明在连接好电路后，先将滑动变阻器移到阻值最大处，再闭合开关，移动滑动变阻器，记录实验数据，绘图得到图乙中的直线a。（1）在本实验中，滑动变阻器的作用是。（2）分析图乙的直线a，可以得出结论：。（3）当电流由I1逐渐增大到I2的过程中，小明通过绘制网格将图乙进行处理：分出6块区域，面积分别为S1﹣S6。①当电流为I1时，电阻R的实际功率可以用图乙中的面积表示。②电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量ΔP＝。21．小东在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，设计了如图甲所示的实验电路图。两个完全相同的烧瓶中装满煤油，两个完全相同的玻璃管内煤油液面的高度相同，瓶内的电阻丝的阻值分别为5Ω和10Ω。闭合开关，发现玻璃管中液面持续上升，每隔一分钟记录下上升的高度。（1）小东将记录的数据绘制成如图乙所示的图像，根据图像，请写出本实验的结论：。（2）小东觉得上述实验中装置太多，比较复杂，设计了如下实验：连接电路（如图丙），并用相同大小的石蜡将火柴粘在电阻丝R上（如图丁），闭合开关，记录火柴掉落所用的时间。调节滑动变阻器的滑片，重复实验，所得的结果如表：序号滑动变阻器的滑片位置火柴掉落所用的时间/s1最右端992中点303最左端15①完成第1次实验后，小东将滑片移到滑动变阻器的中点位置，要等待一段时间再闭合开关，他主要考虑会影响实验的准确度。②小东得出“电流越大，相同时间内电阻产生的热量越多”的结论，他的分析过程是。22．小黄和小颜一起合作进行了如下电学实验。（1）小黄根据如图甲的电路图连接了电路，调节滑动变阻器的滑片，当电压表示数为2V，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率为。（2）小颜将以上实验的小灯泡更换成了不同阻值的定值电阻，闭合开关并改变滑片位置，使定值电阻两端电压始终保持不变，记录每次的电流值和电阻值。据此推测，小颜的这个实验是在研究的关系。（3）下面的表格是其他科学小组所测量的数据，据表中数据判断，该小组所连接的实验电路是如图中。实验次数电压U（V）电流I（A）12.50.0822.00.1031.50.1441.00.18A.B.C.D.23．小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右，实验室有如下器材：电源（U＝6V），电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），滑动变阻器、电阻箱各一只，单刀单掷、单刀双掷开关各一个，导线若干。（1）图甲是小明刚连好的实物图，正要闭合开关。小华却发现有1处不合实验规范。请指出来。（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表的示数为0，则出现故障的原因可能是。（3）完善电路后，闭合开关，小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据，并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像，如图乙，小灯泡的额定功率为W。（4）实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为。A.10Ω3AB.30Ω1AC.60Ω1A（5）实验中，将滑片从阻值最大处移至合适位置的过程中，小组记录了多组电压表和电流表的数据，描绘出图丙所示的I﹣U图像。其中U0表示电源电压，若图中的阴影部分表示电压表为2.0V时，灯泡消耗的实际功率大小，请帮助小组同学在图中将表示此时滑动变阻器实际消耗功率的区域涂黑。24．研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图注电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表。实验次数12345电流（A）0.100.150.200.250.30电压（V）1.01.52.02.53.0R0的电功率（W）0.100.2250.400.6250.90（1）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。他们的结论的是：。（2）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为瓦。（3）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P﹣I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA’表示的含义是。25．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图甲所示的器材，容器A、B分别密闭了相同质量的空气，其中电阻丝R1在左边的容器A中，电阻丝R2、R3在右边的容器B中，R1＝R2＝R3＝5Ω。（1）按照图乙的方式连接A、B两容器中的电阻丝，闭合开关，经过一定时间，与容器A相连的U形管液面高度差为h1，与容器B相连的U形管液面高度差为h2，那么h1h2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）某学习小组的同学在设计实验方案时，为了控制电流不相同，设计了如图丙所示的电路，观察电流通过电阻R1、R3产生的热量，他的方案是不能达到实验目的是因为：。（3）要探究电流产生的热量与电流大小的关系，在丙图的基础上对实验方案进行了改进，改进过程中对于R2的阻值选择有三种观点：①大小均可；②应该较小；③应该较大，请说出你的观点和理由。26．为探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，小乐进行了如下实验：实验1：组装如图甲所示装置（气密性良好），并接到电压恒为6V的电源上，通电1分钟。其中密封容器A、B中各有一段10Ω的电阻丝、等量的空气，容器顶端各连通一个装水的U形管（管内封闭等量的空气且水面相平），R是与B中电阻丝并联的10Ω的定值电阻。实验2：断开实验1中电路，将B中原有电阻丝更换为5Ω的电阻丝，如图乙所示。链装置冷却后，再次通电1分钟。（1）小乐进行实验1是为了探究电流通过导体产生的热量与是否有关。（2）若实验2中发现与B连通的U形管中水面始终保持相平。针对此异常现象，小乐初步判断有如下几种可能：①容器B中出现断路；②容器B中出现短路；③容器B出现漏气。为了找出原因，小乐观察比较了实验1与实验2，通电1分钟后，与A连通的U形管中水面的高度差。若两次实验高度差相同，则故障原因是（选填“①”“②”或“③”，下同），若实验2的高度差大，则故障原因是。（3）通过实验，小乐验证了电流产生的热量与导体的电阻大小有关，此结论可以解释下列现象中的。A.正常工作时，“36V54W”的灯泡比“12V6W”的灯泡亮B.接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热C.电饭煲工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热二．计算题（共9小题）27．为了尽快疏通道路，抢险救援人员利用如图所示的滑轮组将质量3t的故障车拖出公路，已知地面对故障车的阻力为其重力的0.08倍，在水平拉力F为1×103N作用下车辆在30s内沿水平方向匀速直线移动了3m，g取10N/kg。求：（1）故障车受到地面的阻力；（2）拉力F的功率；（3）该滑轮组的机械效率。28．如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。（1）图乙是自动开合小壶盖简化侧视图，OA是小壶盖，C是其重力作用点，请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。（2）B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动，小壶盖质量为4g，OA＝3cm，OC＝1.4cm，OB＝1cm，∠AOB＝135°，要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围（配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计，2取1.4。如若不能整除，结果保留2位小数）。29．M、N是两个完全相同的均匀实心圆柱体，它们的体积均为400cm3、重力为7N。如图所示，M放在水平地面上，细绳的一端系于圆柱体M上表面的中央，另一端竖直拉着轻质杠杆的A端。把圆柱体N的中央悬挂在杠杆的B端时，且通过调节B与N之间的细线使得圆柱体N刚好有四分之三的体积浸在水中，此时杠杆恰好水平平衡，M对地面的压强为1250Pa。已知AO：OB＝2：1。求此时：（1）N所受到的浮力。（2）M所受到的细绳的拉力。（3）圆柱体M的底面积。30．（1）该车充满电后，若以最大速度行驶，能行驶的最长时间是多少？（结果保留1位小数）（2）小敏的质量为50kg，当他驾驶该车时，车对水平地面的压强是多大？（3）当平衡车在额定输出功率下以最高车速匀速直线行驶时，受到路面的阻力为多少？净重10kg轮胎与地面的接触面积30cm2额定输出功率700W最高车速18km/h充满电行程24km31．如图甲是小明家的养生壶。它有高温、中温、低温三个挡位，如图乙是它工作电路图，图表是其部分参数，其中R1，R2为发热电阻，R2＝100Ω。求：项目参数电源电压（V）220低温挡功率（W）242高温挡功率（W）968容积（L）3发热电阻R1的阻值是多少？该养生壶中温挡时的电功率是多少？在额定电压下用高温挡加热2kg水，使其温度从30℃上升到90℃，求烧开一壶水需要多长时间？[不计热量损失，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]32．小科同学设计了如图所示的装置进行实验，利用小量程弹簧秤测金属的密度，其中杠杆OAB支点为O（杠杆OAB质量不计），OA：OB＝1：3。他实验的步骤如下：步骤一：用一细绳将体积为180cm3的金属块悬挂于A点，然后向容器中加水，使金属块浸没在水中。步骤二：使杠杆OAB在水平位置静止，读出弹簧测力计此时的读数为12N。请根据题目求出以下信息：（1）金属块浸没在水中时受到的浮力。（2）绳子作用在杠杆A上的拉力。（3）被测金属块密度。33．如图甲所示，用电动机和滑轮组把质量为3×103kg的矿石从水中提起。矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为2.5kW。打捞过程中，矿石上升的高度h和时间t的关系如图乙所示。（1）求矿石的重力。（2）求电动机对绳子的拉力。（3）当矿石露出水面前，该滑轮组的机械效率η等于80%，求该石块的体积。34．如图所示，杠杆MN可绕O点转动，A、B、C、D是四个供人娱乐的吊环、B环到O点的距离为D环O点距离的一半，父子俩在吊环上做游戏，质量为40kg的儿子吊在B环上，父亲站在地面上抓着D环。（g＝10N/kg）求：（1）若不计杠杆和吊环的重以及转轴间的摩擦，为使杠杆在水平位置平衡，父亲要用多大的力拉吊环D？（2）若父亲实际使用竖直向下的拉力为250N，在4s内将儿子匀速拉高0.5m，父亲要做多少功？做功的功率多大？（3）父亲提升儿子的过程中，该器材的机械效率为多少？35．如图，为机场高架的部分路段示意图，水平路面AB＝150m、斜坡BC＝100m、坡高CD＝5m。搭载乘客后总重为G＝2.0×105N的公交车。当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1＝15s；以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2＝20s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请完成下列问题：（1）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是多少瓦特？（2）公交车通过BC段时，牵引力的大小为多少牛顿？三．解答题（共15小题）36．某学习小组开展“水位自动报警器”的设计与制作项目化活动，主要包括研制标准、设计阶段、制作阶段、展示评价四个环节。【研制标准】在明确项目任务后，教师组织学生讨论“一个优质的水位自动报警装置应该达到哪些要求？”这一问题，大家一起制定了如表的项目成果评价表。评价指标优秀良好待改进指标一：报警提示在水位上升到警戒线时，能通过电铃发声和指示灯发光报警在水位上升到警戒线时，能通过电铃发声或指示灯发光报警在水位上升到警戒线时，不能通过电铃发声和指示灯发光报警指标二：适用场景可自由调节报警水位高度可通过拆装结构调节报警水位高度无法调节报警水位高度【设计阶段】子任务1：电路设计与连接提供的材料：导线、电源（3V）、开关、小灯泡（额定电压为2.5V，额定电流为0.3A）、电铃（额定电压为2.5V，额定电流为0.2A）、滑动变阻器（20Ω，0.6A）、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）。小组成员利用以上元件设计如图甲所示的电路图。在子任务1中所连接的电路是在闭合开关时，通过调节滑动变阻器阻值，使指示灯正常发光报警。小科提出可以利用泡沫浮力柱的沉浮装置替代原电路的开关，实现电路的通断。子任务2：设计在水位上升时能够报警的机械结构小组设计的最终方案如图乙所示。该沉浮装置总重50g，自下而上包括125cm3立方体泡沫浮力柱、10cm高的塑料连杆、16cm2的铜片（厚度忽略不计），原闸刀开关调整为触点开关，铜片与触点开关相连。【制作阶段】根据产品设计图，绘制所需板材的尺寸，切割材料并进行组装。最后进行成品测试，准备高为20cm柱形容器，调整触点开关的高度，当水位达到12cm时实现水位自动报警功能。请计算：（1）在子任务1中的电路中，小灯泡正常工作时的电功率。（2）在子任务2中的机械结构中，该沉浮装置漂浮在水中时，在水下的深度是多少？（3）在设计制作过程中，若水位达到12cm时能实现水位自动报警功能，触点开关距离容器底的理论高度是多少？【展示评价】（4）根据“评价表”，上述报警器只能评为“良好”。要达到“优秀”，你对图乙设计会作如何修改？37．除了气体供应充足之外，不同鱼类对水温的需求是不同的。该科学兴趣小组继续开展了恒温水族箱的项目化学习。已知：R1为电热丝，标有“220V2000W”的字样；S2为磁控开关。工作原理：热敏电阻Rx作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示；R2为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙。衔铁在至少6N吸引力的作用下才能被吸引，当吸引力小于4.5N时被弹开（电磁铁电阻不计，c水=4.2×103J/(kg⋅℃)，ρ水（1）水族箱使用时，需要装入4L水，要使水温从10℃升高到30℃，需要吸收多少热量？（2）正常工作时，电热丝产生的热量有80%被水吸收，要使水温从10℃升高到30℃，电热丝需要加热多长时间？（3）调节滑动变阻器R2使恒温箱的温度控制在20﹣30℃之间，求此时R2的阻值。（4）为了把恒温箱的温度区间控制改成25﹣30℃之间，小明将滑动变阻器向左移，结果无法达成功能，你觉得，这是为什么？。38．图1是某兴趣小组设计的一款“高空修枝”工具的示意图。使用时，一只手握紧杆子保持静止，另一只手用F1的力缓慢拉绳子，带动滑轮组工作，在A点产生的拉力为F2，从而使修剪刀绕O点转动，其刀口对树枝的力为F3。请回答。（1）该工具可用于剪下高处的枝叶。其中，叶属于生物体结构层次中的（填字母）。A.细胞B.组织C.器官（2）为了探究制作修剪刀的碳钢合金（含Fe、C两种元素）类型，兴趣小组取制作修剪刀的废料进行了实验检测：取样品1.00克与足量的稀硫酸充分反应后，收集到428毫升（按0.035克计）氢气。通过计算并结合下表判断修剪刀材质属于哪种合金类型？合金类型低碳钢中碳钢高碳钢碳的质量分数低于0.3%0.3%～0.6%高于0.6%（3）某时刻，弹簧处于原长，若修剪刀的刀口对树枝施加的力F3为960牛，F3′是树枝对刀口的力（如图2），此时绳子端需施加的力F1为多大？（已知OB＝8厘米，OC＝2厘米，滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦忽略不计。）39．小明参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。【项目设计】：如图所示为小明设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。开关S闭合，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。【项目解疑】：（1）开关S应接在图中的处（选填“A”，“B”、“C”）。（2）若R0＝48.4Ω，900秒内电热丝工作P﹣t如图所示（后300秒电流通断时间比为1：5），求这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。【项目评价】根据以下评价量表，请你对该“恒温热水壶”进行等第评价，并说明评价理由：。等第指标优秀合格待改进指标一能防干烧（即壶内无水，不能加热）防干烧效果一般不能防干烧指标二壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温壶内的水能煮沸但不能自动恒温壶内的水不能煮沸指标三恒温的温度可以调节恒温的温度不可以调节壶内的水不能保持恒温状态40．钓鱼是目前最受欢迎的户外休闲活动之一。如图甲是人坐在钓箱上垂钓时的情景。该钓箱长40cm、宽25cm、高30cm，空箱时，整箱质量仅5kg，轻便易携，还可以安装遮阳伞等配件。（1）小明把空箱向上搬100cm后放到车上，向上搬100cm的过程中小明对钓箱做了多少功？（2）空箱时，钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体，如图乙，试计算把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是多少牛。（3）如图丙，若风从左往右吹，安装遮阳伞后，钓箱容易发生翻倒。除遮阳伞外，钓箱（包括箱内的物品）重心可近似看做在钓箱的几何中心。遮阳伞（包括伞杆）的质量为4kg，重心在M点下方30cm处。已知某时刻遮阳伞承受的水平风压为20N/m2，遮阳伞承受该风压的等效垂直面积为1.5m2，风压的作用点可视为M点。为了使钓箱不翻倒，至少应该在钓箱内放多少千克的重物？（空气对遮阳伞的升力忽略不计）41．如图是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图．假设电源电压380V保持不变，电动机线圈电阻为1Ω，不考虑电动机各处摩擦。当电动机将540kg重物匀速提升16m的过程中，电路中的电流为20A，动滑轮的机械效率为80%（g＝10N/kg）。则：（1）电动机所施加的拉力F做的功是多少？（2）电动机线圈电阻的发热功率是多少？（3）试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。42．跳台滑雪被称为勇敢者的运动，其基本技术动作分为5个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆、滑行至终止区。如图所示为滑雪运动员滑雪过程的示意图。资料1：滑雪赛道表面雪的厚度达到6～8m。雪内有很多小孔，小孔内充满空气。滑雪时，运动员踏着滑雪板压，在雪上时，雪内的空气被逼出。资料2：助滑时，运动员把身体缩成“蹲状”的姿势，通过一个凹形轨道助滑后，在起跳的瞬间用力一蹬伸展身体，调整好姿势在空中飞行，飞行至顶端时身体与滑板构成上表面凸起的流线型。资料3：运动员着陆时，要让滑雪板的板后跟略领先于板尖着地；落地后，调整好姿势继续滑行到终止区。结合上述信息并运用所学知识，对赛道的设置以及滑雪运动员的5个基本技术动作蕴含的科学道理作出解释。43．在2023年杭州亚运会上，两只机器狗以铁饼“搬运工”身份忙碌地奔跑着。每当铁饼被掷出，机器狗便迅速跑向目标，工作人员将这一块铁饼放在机器狗背部，然后让它们返回投掷圈。完成任务后，它们会“趴”在场边等下一次指令，如图所示。以下是有关机器狗的一些参数：品牌自重最大载重最大速度电池容量充电电压宇树go112kg10kg5m/s6000mA•h24V若机器狗的四肢与地面的总接触面积是24cm2，运动时受到的摩擦力是总重的0.3倍。机器狗每当剩余20%的能量就需回去充电，其余能量中有50%用于克服摩擦力做功。根据以上信息，求：（1）机器狗空载时对地面的压强。（2）机器狗背着铁饼以最大速度返回时，求牵引力做功的功率。（3）假定一次比赛中所有选手的平均成绩为50m，铁饼质量为1kg，充满电的机器狗从投掷圈出发到运送铁饼回到投掷圈作为一趟，在下一次充电前，机器狗最多能跑几趟？44．如图是同学们利用实验室器材，组合成的监控水库水位的模拟装置，整个装置是由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、台秤等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC：OD＝1：2，A的高度为50cm，底面积400cm2，重为550N，动滑轮重50N，B重300N，不计绳重与摩擦。求：（1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；（2）在台秤的刻度盘上刻上反映水位的刻度，当水位下降时，台秤示数会，请说明理由；（3）当柱体A有五分之二高度露出水面时，台秤处显示的压力为多大？45．小洋妈妈在国外旅游时买了一台家用智能电热马桶盖（如图甲），小洋从此立志学好物理，长大后推进“中国造”。图乙是小洋设计的便座加热电路，R1和R2是两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a和b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能（如下表所示）。S1断开断开闭合闭合S2接b接a接a接b功率P0＝0P1＝22WP2＝44WPx（1）求R1和R2的阻值。（2）求出表中的Px。（3）老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小洋想让马桶圈的温度升高4℃，则用“中温挡”加热的方式需要多长时间。[设电热丝发热全部被马桶圈吸收，马桶圈的质量m＝500g，马桶圈材料的比热容c＝0.44×103J/（kg•℃）]（4）若R2变大，则中温挡的功率，低温挡的功率。（填“变大”“不变”或“变小”）46．我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，华为“Mate60pro”不仅采用超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到10分钟可把电池电量充达一半以上，极大方便了人们的使用。该电池的部分参数如表所示，小科家有一个标有“66瓦”字样的超级快速充电器，他认为充电过程功率应该不是保持全程66瓦，他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如图所示。电池名称锂电子电池电压3.7伏容量5000毫安•时完成下列问题：（1）该电池充满电时储存的电能为多少？（2）利用测量得出的数据，通过计算来证明小科的猜测是否正确。（3）该充电器还支持“5V4.5A”“4.5V5A”这两种输出规格，选用的充电线一样，则在充电的过程中哪种充电器的充电效率会更高？从能量转化的角度分析。47．某物理学习小组设计了一个机械自动拉开开关，如图1所示。该装置主要由滑轮组，重物C、铁块D、电磁铁E以及杠杆AB和控制电路组成，重物C通过细绳与动滑轮Q相连，重物C、铁块D分别通过支架固定在杠杆AB两端，支架与杠杆垂直。杠杆的B端置于水平台面上，杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动，自动拉开开关被拉开前，杠杆在水平位置处于平衡状态，已知滑轮Q的质量为0.2kg，OA：OB＝3：1，重物C、铁块D的质量分别为1.5kg和3kg，若刚好拉开开关所需的拉力T为6N，D的正上方有一电磁铁，它对D的吸引力大小F与通过的电流I的关系（如图2所示），电源电压为12V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，不计电磁铁电阻，不计细绳、杠杆的重力和一切摩擦，g取10N/kg．求：（1）当控制电路上的电键S断开，杠杆B端对水平台面的压力刚好为零时，与机械自动拉开开关相连的细绳上的拉力是多少？（2）闭合控制电路上的电键S后，当变阻器的滑片移到中点时，自动拉开开关刚好被拉开，则保护电阻R0的电阻值是多少？48．我市常有下暴雨，导致水库水位超过警戒线产生危险。为自动测量水库水位超出警戒线的高度，项目化学习小组设计了一台简易水位测量仪，其工作原理如图所示。密度比水大的圆柱体M底面积为10厘米2，物体M和N重力均为40牛，绳子绕过定滑轮把MN两物体相连，调节绳子长度使M的下表面与水库警戒线相平，轻质杠杆OB绕O点转动，物体N放在杠杆的B处，0B长102厘米，力敏电阻R1通过A处对杠杆产生支撑，OA长51厘米，力敏电阻R1阻值与所受压力FA的关系如表所示，电路电源电压U恒为6伏，灯L的电阻值为10欧（忽略温度对灯L电阻的影响），在电流表相应的位置标出水位高度。（杠杆OB自身重力、绳重和摩擦均不计，ρ水＝1.0×103千克/米3）压力FA（牛）0102030电阻R1（欧）2015105（1）如观察到电路中的电压表示数变大，则是水库水位超出警戒线的高度将。（2）当某次水位超过警戒线高度1米时，此时小灯泡消耗的电功率是多少？（3）若用这个完成测试的测量仪来测量海水超过警戒线的高度，只通过调节物体N在杠杆上放置的位置（其它条件不变），仍用电流表也能准确读出水位高度，则向（“左”或“右”）调节N的位置。（已知ρ海水＝1.02×103千克/米3）49．图甲为某品牌智能晾装置，该装置具有“电动升降、智能风干、紫外线杀菌”等功能，其部分参数如图乙所示。（1）该智能晾衣装置风干过程是通过风干机内的电扇和电热丝共同工作加速衣物水分的蒸发，这是因为蒸发快慢与有关。（2）某次晾晒衣物的流程如下图所示，求该智能晾衣装置完成本次晾衣流程共消耗电能为多少焦？（钢丝绳的质量以及各种摩擦和能量损失不计）（3）智能晾衣架的功能具有如下要求：①压力感应开关S压会根据横杆是否悬挂衣物自动切换闭合或断开两种状态；②电动机M、风干机和紫外线灯L均能独立工作；③无论有无悬挂衣物，晾衣架都能升降；④横杆不悬挂衣物或在升降过程中，风干机和紫外灯都不能工作。兴趣小组根据要求设计了如图丙所示的电路，请评价该电路的不足之处。50．某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压U1＝12伏，R0为定值电阻，Rp为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻RP放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表，工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2＝220伏。圆柱体水箱底面S＝0.4米2，当水箱内的水位上升到2米时，通过电磁铁线圈的电流I水＝0.1安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1＝1安，当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2＝2安。水位（米）0.250.500.751.001.251.501.752.002.25压敏电阻Rp的阻值（欧）300200125907065626059（1）当水箱内水位达到2米时，控制电路中压敏电阻Rp的功率为瓦。（2）当水箱内水位下降到1米时，通电电磁铁线圈的电流Ib为多少安？（3）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001米3，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.005米3，求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能。

2024年12月九上期末复习——第三章探究解答综合提高参考答案与试题解析一．实验探究题（共26小题）1．研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论：根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得：mg×OA＝m2g×OB………………①（m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………②①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV液由③④可得：ρ（1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是根据ρ液=m2×BCOA×V排液，由于m【制作与应用】小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。（2）其错误操作可能是大螺母完全浸没液体中且与底接触。【评价与改进】制作“液体密度秤”评价量表评价指标优秀合格待改进指标一刻度均匀、量程大刻度较均匀、量程一般刻度不均匀、量程小指标二测量精确程度高测量精确程度一般测量精确程度低（3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见增大大螺母的体积或减小小螺母的质量。【分析】（1）由图可知，V排＝V大螺母；由式③和④可得，ρ液gV排×OA＝m2g×BC，则ρ液=m2×BCOA×V排液（2）排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作，根据ρ液=m2×BCOA×V排液，由m（3）由ρ液【解答】解：（1）由图可知，V排＝V大螺母；由式③和④可得，ρ液gV排×OA＝m2g×BC，则ρ液=m2×BCOA×V排液（2）排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作，ρ液=m2×BCOA×V（3）由ρ液故答案为：（1）根据ρ液=m2×BCOA×V排液【点评】本题考查了阿基米德原理和杠杆平衡条件，又联系了实际，难度很大。2．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤：步骤一：用刻度尺测出OE的长度L0。步骤二：把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。步骤三：用刻度尺测出OD的长度L1。步骤四：利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是便于测量力臂。（2）请根据小东的实验思路，将步骤三补充完整：用刻度尺测出OD的长度L1。（3）ρ油的表达式为：ρ油=L0-L【分析】掌握杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。据杠杆两次平衡列出等式，可知需要测量OD的长度。根据杠杆两次平衡列出等式是解决此题的关键。杠杆第二次平衡时要用到浮力知识：把金属块B浸没在待测油中，C点所受的拉力等于金属块的重力减去金属块所受到的浮力。将所列等式进行变形，即可得出油的密度的表达式。【解答】解：（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是便于测量力臂。（2）在步骤2中，把金属块B浸没在待测油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；本实验是杠杆平衡条件和浮力知识来测油的密度，仿照步骤1，故应该用刻度尺测出OD的长度L1。（3）设B物体的体积为VB，其重力GB＝mBg＝ρVBg，当两物体都在空气中时，根据杠杆的平衡条件可得：ρVBg•OC＝GA•L0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①把金属块B浸没在油中时，B将受到油向上的浮力作用，其浮力F浮＝ρ油gVB，则根据杠杆的平衡条件得：（ρVBg﹣ρ油gVB）•OC＝GA•L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由②÷①化简可得：ρ油=L0-故答案为：（1）便于测量力臂；（2）用刻度尺测出OD的长度L1；（3）ρ油=L0-【点评】本题是非常规题，难度较大，联系到浮力知识才能解答，以后做题要多读几遍题目，认真思考，培养综合解答问题的能力。3．小金为研究“斜面的机械效率与斜面倾斜角度的关系”，进行了如图所示的实验：①将一块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。②用弹簧测力计测出小车的重力G。③用弹簧测力计将小车从斜面底端匀速拉至顶端，记录弹簧测力计示数F。④改变斜面的倾斜角度，重复上述实验后，相关数据如表。实验序号斜面的倾斜角度小车的重力G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N斜面长s/m机械效率1较小100.23.6155.6%2适中100.47.01157.1%3较大100.68.5170.6%（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为55.6%。（2）根据实验数据，可以得到的实验结论为在小车重力一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。（3）斜面的机械效率还与哪些因素有关？斜面的粗糙程度。【分析】（1）根据W有＝Gh和W总＝Fs分别求出有用功和总功，然后根据η=W（2）根据表格数据分析得出规律；（3）斜面的粗糙程度影响斜面的机械效率。【解答】解：（1）W1有＝G1h1＝10N×0.2m＝2J；W总1＝Fs＝3.6N×1m＝3.6J；η1=W有用1（2）分析1、2、3次的实验数据可以发现，在小车重力一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；（3）使用斜面克服摩擦力做额外功，而摩擦力与斜面的粗糙程度有关，故斜面的粗糙程度可能影响斜面的机械效率。故答案为：（1）55.6%；（2）在小车重力一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；（3）斜面的粗糙程度。【点评】本题考查斜面机械效率的测量，属于中档题。4．提高机械效率，能够更充分地发挥机械设备的作用。“测量滑轮机械效率”实验装置如图甲、乙、丙所示（每个动滑轮重相同），得到三组实验装置的数据如表所示。装置甲乙丙钩码重/N224钩码上升的高度/m0.10.10.1弹簧测力计示数/N1.51.01.7绳子自由端移动的距离/m0.20.30.3机械效率η66.7%待填78.4%（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，实验乙组中待填的机械效率为66.7%。（2）比较乙、丙组，它们的效率是η乙＜η丙，可知影响它们机械效率高低的因素是提升物体的重力不同。【分析】（1）实验时应匀速拉动弹簧测力计；根据公式η=W有用W（2）根据乙、丙的相同量和不同量根据控制变量法分析解答。【解答】解：（1）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计示数稳定，便于读数；乙组中的机械效率：η=W有用W总×（2）比较乙、丙滑轮组知，动滑轮的重力相同，丙中物体的重力大于乙中物体的重力，乙的机械效率大于丙的机械效率，由于摩擦和绳重都很小，可以忽略不计，所以可知影响它们机械效率高低的因素提升物体的重力不同。故答案为：（1）竖直向上匀速；66.7%；（2）提升物体的重力不同。【点评】此题是测量滑轮组的机械效率实验，主要考查了机械效率的计算和影响滑轮组机械效率的因素。5．小德带了一个西瓜到学校与同学分享，在分享前同学们想测出它的重力，发现西瓜的重力超出了现有弹簧测力计的量程，但又找不到其它合适的测量工具，于是小德找来了一些细绳（不计重力）、一把米尺等物品按如图所示进行了改进实验：步骤一：将细绳系在米尺50厘米刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零（如图甲左）。步骤三：如图甲所示，在米尺45厘米刻度线处挂上西瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在75厘米刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡。（1）在步骤一中将细绳系在米尺中间，使米尺在水平位置平衡，是为了避免米尺自身重力对测量结果的影响。（2）当小德在操作步骤三时，有同学指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小德这样使用弹簧测力计会使测量结果偏小（选填“偏大”或“偏小”）。（3）小德分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零（如图乙左），并重新测出拉力为5牛，最后计算出西瓜的重力为25牛。（4）在测量过程中小德发现：如果斜向下拉弹簧测力计，且使杠杆在水平位置平衡（如图丙所示），弹簧测力计示数＞5牛（选填“＞”“＜”或“＝”）。【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时可以消除杠杆重力对实验的影响；（2）弹簧测力计自身有重力；（3）利用杠杆平衡条件进行解答；（4）分析动力臂大小的变化，根据杠杆的平衡条件分析即可解答。【解答】解：（1）将细绳系在米尺的50cm刻度线处，使米尺刚好能在水平位置平衡，是为了便于读出力臂和消除米尺自身重力对测量结果的影响；（2）用细绳把弹簧测力计的拉环系在75cm刻度线处，弹簧测力计自身有一定的重力，只需较小的拉力作用在米尺的右侧就能使杠杆平衡，所以这样使用弹簧测力计会使测量结果偏小；（3）根据杠杆平衡条件得：G×（50cm﹣45cm）＝5N×（75cm﹣50cm），解得：G＝25N；（4）将弹簧测力计斜向下拉时，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂将变短，根据杠杆平衡条件可知，杠杆在水平位置平衡时，拉力变大，所以弹簧测力计示数＞5牛。故答案为：（1）米尺自身重力；（2）偏小；（3）25；（4）＞。【点评】本题是探究杠杆平衡条件的实验，考查了实际操作、数据分析、原理运用等，考查较为全面，是我们应该掌握的重点实验。6．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）小明作了如下猜想：猜想1：与斜面的表面材料有关。猜想2：与斜面的倾斜程度有关。猜想3：与物体受到的重力大小有关。小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。实验序号123456斜面倾角303030303540斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物块重G/N2.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.251.452.503.751.351.48得出结论：分析上述数据，斜面的省力情况与斜面的倾角和斜面的粗糙程度有关。拓展交流：已知实验中，斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率是80%。【分析】（1）采用控制变量法对比数据，即可得出结论；（2）根据η=W有用W【解答】解：（1）根据控制变量法，对比1、2数据，斜面的粗糙程度不同，相同的重力，其拉力不同，故斜面的省力情况与粗糙程度有关；对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等；故斜面的省力情况与斜面的倾角和斜面的粗糙程度有关；（2）斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率η=W有用W总故答案为：斜面的倾角和斜面的粗糙程度；80。【点评】本题考查斜面机械及其应用、斜面省力的影响因素的知识，以及机械效率的计算，属于中档题。7．学习能量守恒转化后，项目化学习小组利用钢球、棉线、塑料支架、定滑轮等器材制作了一辆重力小车，如图所示。使用时转动车轮，不断将棉线绕在长轴的绕线轮上，直至钢球上升到支架的最高点。然后松手，让钢球下落带动长轴转动从而驱动重力小车行驶。【分析原理】（1）支架上最高处的定滑轮作用为改变力的方向。（2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶的原因是钢球的重力势能转化为小车的动能。【装置调试】①调节2个前轮，重力小车能沿直线运动。②将钢球上升到支架的最高点，松手后小车能向前运动，但小车运动距离较短。【项目改进】（3）小组为了让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有增加钢球重力、增加支架高度。（写出两种）【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，但不能省力；（2）能量之间可以相互转化；（3）从改变机械能的方法入手。【解答】解：（1）由定滑轮的特点可知，在该装置中，定滑轮的作用为改变力的方向；（2）从能量转化的角度分析，钢球能驱动小车行驶是因为钢球的重力势能转化为小车的动能；（3）让重力小车行驶的路程更远，改进小车的方法有①增加钢球重力；②增加支架高度。故答案为：（1）改变力的方向：（2）钢球的重力势能转化为小车的动能；（3）增加钢球重力；增加支架高度。【点评】本题考查定滑轮的特点以及能量转化的有关知识，难度不大。8．如图甲是小科根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。（1）下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是BADCEF（只填写序号）：A．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处B．将天平放在水平台面上C．将待测物体放在天平左侧的置物盘中D．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记E．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记F．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左左侧（填“左”或“右”）；（3）若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知OP＝a，OQ＝b，ON＝c，钩码质量为m，则待测物体的质量M＝m(c-b)a【分析】（1）小明制作的简易的天平和托盘天平的调节、称量物体质量的步骤是相似的，也是经过准备、调平、测量、记录、整理五个步骤；（2）托盘天平的指针指到分度盘的中央位置，天平的横梁平衡；简易天平的重垂线对准底座的中间对齐说明天平的横梁平衡；（3）图中支点为O点，根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂就可以计算出待测物体的质量。【解答】解：（1）简易天平的使用步骤：B．将天平放在水平台面上；A．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处（相当于游码回零）；D．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记（相当于移动平衡螺母使指针指到分度盘的中央位置）；C．将待测物体放在天平左侧的置物盘中（相当于左盘放物体）；E．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记（相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡）；F．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量。（2）调节天平至水平位置平衡时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记；把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧。（3）当置物盘中没有放物体时，钩码位于Q处，根据杠杆平衡条件得：m盘•g＝mg•OQ某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，根据杠杆平衡条件得：（m盘+Mg）＝mg•ON综合以上两式得：Mg•OP＝mg•（ON﹣OQ），已知OP＝a，OQ＝b，ON＝c，钩码质量为m，所以物体的质量M=故答案为。（1）BADCEF；（2）左；（3）m(c-b)a【点评】探究杠杆的平衡条件实验，本题简易天平和学生常用的天平使用方法大致相同，学会变通，灵活运用杠杆平衡条件是解决本题的关键。9．小明在学习动滑轮后得知：动滑轮的实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。小明思考：“使用动滑轮时，若拉力的方向没有保持竖直向上，是否还能省一半的力”，于是设计了由滑轮、滑轨、滑块、弹簧测力计等组成的实验装置（如图甲），通过移动滑块来改变拉力与竖直方向的夹角θ，进行实验。其中绳子重和摩擦忽略不计，获得实验数据如表：实验序号钩码总重力G拉力作用线的夹角布度拉力大小F/牛①302②3302.4③3452.8④3604（1）根据表中第①次的实验数据，可以得知动滑轮重为1牛。（2）分析4次实验数据，你能得到的实验结论是同一动滑轮提升相同的物体时，拉力大小与θ有关，θ越大，拉力越大。（3）为了使实验结论更具有普遍性，接下来的设计是：改变钩码的重力，重复上述实验。（4）小明查阅资料后，发现改变拉力与竖直方向的夹角θ时，同时动滑轮的支点也发生改变，如图乙所示，若拉力F为动力，动滑轮和物体总重视为阻力。请结合以上信息和杠杆平衡条件等相关科学知识，解释从第①次到第④次拉力变化的原因？根据杠杆平衡条件可知，从第1次到第4次，物体总重力不变，动力臂和阻力臂都在减少，但是动力臂比阻力臂变化得更多，所以拉力逐渐增大。【分析】（1）绳子重和摩擦忽略不计，根据F=1n（G+G（2）根据数据得出结论；（3）根据多次实验的目的分析；（4）结合杠杆模型分析力臂的变化。【解答】解：（1）绳子重和摩擦忽略不计，绳子股数为n＝2，竖直向上拉，F=12（G+G则G动＝2F﹣G＝2×2N﹣3N＝1N；（2）根据表格数据，拉力作用线的夹角越大，拉力越大。故得出的结论是：同一动滑轮提升相同的物体时，拉力大小与θ有关，θ越大，拉力越大。（3）为了使实验结论更具有普遍性，应该换用不同的物体进行多次实验；（4）滑轮是变形的杠杆，根据杠杆平衡条件可知，从第1次到第4次，物体总重力不变，动力臂和阻力臂都在减少，但是动力臂比阻力臂变化得更多，所以拉力逐渐增大。故答案为：（1）1；（2）同一动滑轮提升相同的物体时，拉力大小与θ有关，θ越大，拉力越大；（3）改变钩码的重力，重复上述实验；（4）根据杠杆平衡条件可知，从第1次到第4次，物体总重力不变，动力臂和阻力臂都在减少，但是动力臂比阻力臂变化得更多，所以拉力逐渐增大。【点评】本题考查动滑轮省力的探究，属于中档题。10．小宁骑自行车时发现，骑车上陡坡要吃力些。坡路和斜面相似，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？小宁做了如下猜想：猜想1：与斜面的表面材料有关。猜想2：与斜面的倾斜程度有关。猜想3：与物体受到的重力大小有关。