天津物理中考2002所有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)匯總含答案

1、三.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1. 小明家買的某品牌的牛奶喝著感覺(jué)比較稀，因此他想試著用學(xué)過(guò)的知識(shí)測(cè)量一個(gè)這種牛奶的密度。他先上網(wǎng)查詢了牛奶的密度應(yīng)該為，然后他找來(lái)一根粗細(xì)均勻的細(xì)木棒，在木棒的表面均勻地涂上一層蠟，并在木棒的一端繞上一段金屬絲(體積不計(jì))，做成了一枝“密度計(jì)”，小明又找來(lái)一個(gè)足夠深的盛水容器和一把刻度尺，請(qǐng)你幫助小明利用這些器材設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量牛級(jí)密度的方案。要求寫出主要的測(cè)量步驟并推導(dǎo)出計(jì)算牛奶密度的公式(有足量的水和牛奶)。2. 斜面是簡(jiǎn)單的機(jī)械之一，如圖所示，一個(gè)重物在沿斜面的拉力作用下，沿斜面從底端被勻速拉到頂端的過(guò)程中，拉力做了功為了測(cè)定該斜面的機(jī)械效率，需要測(cè)量哪些物理量？請(qǐng)你用所測(cè)量

2、的物理量推導(dǎo)出該斜面的機(jī)械效率的數(shù)學(xué)表達(dá)式3.某電熱水器的簡(jiǎn)化電路，如圖10所示。請(qǐng)你設(shè)計(jì)虛線框內(nèi)的指示燈電路。供選擇的器材有：“220V 10W”燈泡一只，“2.5V 0.75W”燈泡一只，“2V 10mA”發(fā)光二極管一只，各種阻值的電阻，導(dǎo)線若干。（1）在指示燈能正常工作的情況下，請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算說(shuō)明選用器材的最佳方案及器材的具體規(guī)格。（2）將電路圖中的虛線框部分補(bǔ)充完整。4物體只在重力作用下由靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)稱為自由落體運(yùn)動(dòng)”。小明對(duì)這種落體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了探究的興趣，提出如下兩個(gè)問(wèn)題。問(wèn)題一：物體下落的快慢是否與物體的質(zhì)量有關(guān)?問(wèn)題二：物體下落的高度與下落的時(shí)間存在著怎樣的關(guān)系?于是他找來(lái)一些

3、器材并在可忽略空氣阻力情況下準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)請(qǐng)你幫助小明設(shè)計(jì)探究“問(wèn)題一”的實(shí)驗(yàn)方案。(2)小明探究“問(wèn)題二”時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出同一物體分別從最高點(diǎn)下落的高度為hl、h2、h3，并測(cè)量出每次下落的高度所對(duì)應(yīng)的下落時(shí)間為fl、f2、f3。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)“物體下落的高度與下落的時(shí)間不滿足正比例關(guān)系”。他猜想“物體下落的高度與下落的時(shí)間平方成正比”，若要驗(yàn)證這一猜想，應(yīng)如何處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?5現(xiàn)有電流表(量程0.6A、3A)，電壓表(量程3V、15V)，滑動(dòng)變阻器(阻值范圍020)，兩節(jié)干電池(電壓3V)，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干。請(qǐng)你利用這些器材測(cè)未知電阻R(阻值約為10) 要求： (1)在虛線框內(nèi)

4、畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；(2)在圖l4中，根據(jù)電路圖用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖。6某校地質(zhì)小組的同學(xué)們，需測(cè)量一種礦石的密度。現(xiàn)有器材：小礦石塊、天平（含砝碼）、一個(gè)燒杯、足量的水、細(xì)線。請(qǐng)你利用上述器材幫助他們?cè)O(shè)計(jì)出兩種測(cè)量該礦石密度的實(shí)驗(yàn)方案。要求：（1）寫出其中一種方案的實(shí)驗(yàn)步驟及礦石密度的表達(dá)式（用測(cè)量量和已知量表示）（2）簡(jiǎn)述另一種方案的步驟；（3）對(duì)兩種方案的可操作性或誤差進(jìn)行簡(jiǎn)單評(píng)估，寫出一條即可。7小明要測(cè)量一根1m左右、粗細(xì)和質(zhì)地都均勻的細(xì)木棒的質(zhì)量，通過(guò)估測(cè)發(fā)現(xiàn)木棒的質(zhì)量會(huì)超出現(xiàn)有天平的量程于是，他想用其他方法進(jìn)行測(cè)量現(xiàn)有器材：天平、一塊質(zhì)量適當(dāng)?shù)慕饘賶K、一把量程為20cm的刻度尺

5、和幾根足量長(zhǎng)的細(xì)繩只利用現(xiàn)有器材請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)測(cè)量這根細(xì)木棒質(zhì)量的方案，要求：（1）寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟和需測(cè)量的物理量；（2）寫出木棒質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式（用測(cè)量量表示）8.現(xiàn)有一個(gè)阻值為30的定值電阻R0，一個(gè)電壓約為12V的電源，一個(gè)只有03V量程的電壓表，一個(gè)最大阻值約為200的滑動(dòng)變阻器，開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，比較精確地測(cè)出一個(gè)約為20的位置電阻Rx的阻值（電路可重組）。要求：（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；（2）寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟和需測(cè)量的物理量；（3）寫出待測(cè)電阻Rx的數(shù)學(xué)表達(dá)式（用已知量和測(cè)量量表示）。9小亮想測(cè)出小木塊（密度比水的小，表面經(jīng)處理后不吸水）的密度除了此木塊，老師還給他提供

6、了如下器材：與木塊體積相同的銅塊，足夠大的量筒和足量的水（已知水的密度為水）請(qǐng)你僅利用上述器材幫他設(shè)計(jì)測(cè)量這個(gè)木塊密度的實(shí)驗(yàn)方案，要求：（1）寫出實(shí)驗(yàn)步驟及所需測(cè)量的物理量；（2）寫出木塊密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式（用已知量和測(cè)量量表示）10某同學(xué)要測(cè)出一個(gè)電壓約為40V的電源電壓（電壓保持不變），可供選用的器材如下：待測(cè)電源：一塊電壓表（量程015V）；四個(gè)阻值已知的電阻，分別為R1（100）、R2（150）、R3（200）和R4（4k）；一個(gè)開(kāi)關(guān)及若干導(dǎo)線請(qǐng)合理選擇器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)精確地測(cè)出電源電壓要求：（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；（2）寫出實(shí)驗(yàn)步驟及所需測(cè)量的物理量；（3）寫出電源電壓的表達(dá)式（用已知

7、量和測(cè)量量表示）1. 測(cè)量方法：(1)將“密度計(jì)”輕輕放入水中，使其漂浮在水面上，用刻度尺測(cè)出“密度計(jì)”浸入水中的長(zhǎng)度(也可以測(cè)量露出液面的長(zhǎng)度)；(2)將“密度計(jì)”輕輕放入待測(cè)牛奶中漂浮，用刻度尺測(cè)出浸入牛奶中的長(zhǎng)度計(jì)算方法： 2. 解：利用斜面做功時(shí)，克服重力做功為有用功，利用W有=Gh計(jì)算，沿斜面拉力做功為總功，利用W總=Fs計(jì)算，所以需要測(cè)量的物理量有：物體的重力G，沿斜面向上勻速拉動(dòng)物體的拉力F；斜面的長(zhǎng)度L，斜面的高度h克服重力做功為有用功：W有=Gh，沿斜面拉力做功為總功：W總=Fs，斜面的機(jī)械效率：=3. （1）若選“220V 10W”，指示燈電路消耗功率若選“2.5V 0.7

8、5W”，指示燈電路消耗功率若選“2V 10mA”發(fā)光二極管，指示燈電路消耗功率根據(jù)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)選用發(fā)光二極管串聯(lián)電阻阻值（2）電路連接如圖答2所示。4. (1)選用質(zhì)量不同的物體，比較它們下落相同的高度所用的時(shí)間。(或選用質(zhì)量不同的物體，比較它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)下落的高度。)(3分)(2)計(jì)算出下落的高度與對(duì)應(yīng)一下落的時(shí)間平方的比值如果它們的比值在誤差范圍內(nèi)可認(rèn)為相等，說(shuō)明以上猜想是正確的，否則猜想是錯(cuò)誤的5.、6. 實(shí)驗(yàn)方案一：（1）用天平稱出礦石塊的質(zhì)量m0（2）在燒杯中倒入適量的水，稱出質(zhì)量m1（3）燒杯仍放在天平左盤，用細(xì)線將礦石塊系好后，手提細(xì)線使礦石塊浸沒(méi)在此燒杯的水中并保持靜止（水無(wú)

9、溢出且礦石塊不接觸燒杯）。天平平衡時(shí)的稱量值為m2礦石的密度： 實(shí)驗(yàn)方案二：（1）用天平稱出礦石塊的質(zhì)量m0（2）在燒杯中倒?jié)M水，稱出質(zhì)量m1（3）將礦石塊放入水中，將杯壁外的水擦干凈，稱出質(zhì)量m2礦石的密度：與實(shí)驗(yàn)方案二同理的方法：（1）用天平稱出礦石塊的質(zhì)量m0（2）將塊石塊放入裝有適量水的燒杯中，用細(xì)線在燒杯外壁與水面相平處做一記號(hào)，稱出質(zhì)量m1（3）取出礦石塊，向燒杯中加水，直到水面與標(biāo)記相平，稱出質(zhì)量m2礦石的密度：7. （1）主要實(shí)驗(yàn)步驟：用天平稱出金屬塊的質(zhì)量m；用細(xì)繩和刻度尺測(cè)出木棒的長(zhǎng)度L；將用細(xì)繩系好的金屬塊系在木棒的一端，然后再將另一細(xì)繩一端做成繩環(huán)套在木棒上，用手提起該

10、繩的另一端，并移動(dòng)繩環(huán)的位置，使木棒保持水平平衡；用細(xì)繩和刻度尺測(cè)量出繩環(huán)到系金屬塊那端的木棒長(zhǎng)度L（2）如圖，以O(shè)為支點(diǎn)，杠桿平衡，G鐵×L=G×（LL）即：mg×L=Mg×（LL）解得：木棒的質(zhì)量：M=m答：（1）主要實(shí)驗(yàn)步驟和需測(cè)量的物理量同上；（2）木棒質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式為M=m8. （1）如圖答2所示（2）按照電路圖連好電路，將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到阻值最大處。閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)接近滿偏，記下電壓表的示數(shù)U0；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持滑片位置不動(dòng)，將電壓表改接在待測(cè)電阻兩端。閉合開(kāi)關(guān)，記下電壓表的示數(shù)Ux.（3）Rx=UxR0/U0。9.

11、 解：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：向量筒內(nèi)加入適量的水，記下量筒內(nèi)水的體積V0；將銅塊緩慢放入量筒內(nèi)水中，記下此時(shí)水和銅塊的總體積V1；再將木塊輕輕放入量筒內(nèi)水中，待木塊靜止處于漂浮狀態(tài)時(shí)，記下此時(shí)總體積V2（2）木塊密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式因?yàn)槟緣K漂浮，G=F浮=水gV排=水g（V2V1）木塊的質(zhì)量為m=水（V2V1）木塊的體積為V=V1V0=水10. 解：（1）本題中需要考慮電壓表的量程，無(wú)論電壓表測(cè)量哪個(gè)電阻的電壓，電壓表的示數(shù)都不能超過(guò)15V，因此選用R1、R3兩個(gè)電阻串聯(lián)，則電路中的電流I=A，則電阻R1上的電壓為U1=I×R1=A×10013.3V，不超過(guò)15V，若選用用R1、R2兩個(gè)電阻串聯(lián)，則電路中的電流I=A則電阻R1上的電壓為=I×R1=A×10