14試驗(yàn)設(shè)計(jì)題含答案

1、物理備課大師 【全免費(fèi)】專題突破(十四)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題強(qiáng)化訓(xùn)練/1. 原創(chuàng)19世紀(jì)，英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)，如果讓閉合回路的導(dǎo)線在磁場中做切割磁 感線的運(yùn)動，導(dǎo)線中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而如果給位于磁場中的導(dǎo)線通電，則這根導(dǎo)線將會 受到一個力的作用。根據(jù)法拉第的發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)明了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。電動 機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)勁扭矩啟示了科學(xué)家和軍事家，如果把磁場中的這根導(dǎo)線換成一個導(dǎo)軌，上面再 擱一枚炮彈，或干脆把導(dǎo)線換作一枚可導(dǎo)電的炮彈，這枚炮彈能不能被發(fā)射出去呢？1901年，挪威人克里斯廷伯克蘭制造出了世界上第一臺電磁發(fā)射器，開創(chuàng)了電磁炮的先河。目前，電磁炮受到各個國家的關(guān)注，因?yàn)樗哂衅胀ɑ鹋跓o法比

2、擬的優(yōu)勢：炮彈的速 度快，射程遠(yuǎn)，精度高，威力大。普通炮彈的飛行速度最高約1800 m/s,而電磁 炮炮彈彈丸的速度可達(dá)其3倍以上，威力巨大。電磁炮作為發(fā)展中的高技術(shù)武器，具有廣闊的軍事前景。為了更好地了解關(guān)于電磁炮的一些特性，研究各種因素對其性能影響的大小，并提高自 己的動手能力，物理興趣小組的同學(xué)決定自己動手制作一個電磁炮模型。結(jié)構(gòu)圖:底座可調(diào)節(jié)電源圖 Z14 2工作原理圖:圖 Z14 3模型做好后，有同學(xué)猜想：炮彈射程遠(yuǎn)近是否與電壓成正比？請你設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)探究炮彈射程遠(yuǎn)近與電壓有什么樣的關(guān)系。(1) 寫出除組裝電磁炮以外需要補(bǔ)充的測量器材： (2) 畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。備課大師”全科【9

3、門】：免注冊，不收費(fèi)！物理備課大師 【全免費(fèi)】補(bǔ)全他們實(shí)驗(yàn)探究的步驟： 按照結(jié)構(gòu)圖組裝好電磁炮， 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，再做四次實(shí)驗(yàn)。 分析數(shù)據(jù)，整理實(shí)驗(yàn)儀器。2. 原創(chuàng)科學(xué)活動課上，老師教小明自制靜電發(fā)動機(jī)如圖Z14 4甲所示。老師先將一個塑料杯外面套一層鋁箔紙，其外再套一層塑料杯和一層鋁箔紙，做成一個電容杯，用一條 鋁箔紙做導(dǎo)線，連接在電容杯的鋁箔上；然后用雙面膠將一個塑料杯外壁均勻貼上鋁箔條， 并留有等間距的空隙，用竹簽在中間頂一下，頂出一個凹坑，做成一個轉(zhuǎn)杯；接著將竹簽固 定在橡皮上做成一個支架；最后把鉛筆筆尖朝上固定在泡沫板上，并把轉(zhuǎn)杯放置在筆尖上，這樣依次將各部分結(jié)構(gòu)組裝起來如圖甲所示，便

4、完成靜電發(fā)動機(jī)的制作。老師用毛皮摩擦橡 膠棒使它帶電，接觸電容杯時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)動了起來，看起來很神奇，但是班里同學(xué)不明白 其中的原因，于是小明給大家解釋說：“這主要是因?yàn)殡娙荼瓗щ姇r，靜電會通過鋁箔條傳到轉(zhuǎn)杯的鋁箔上，由于同種電荷的排斥作用，轉(zhuǎn)杯就會轉(zhuǎn)動下去，而轉(zhuǎn)杯另一側(cè)的鋁箔起到了 將靜電導(dǎo)走的作用，這樣就造成了轉(zhuǎn)杯的一側(cè)有排斥的力而另一側(cè)沒有，轉(zhuǎn)杯就在這種靜電 力的作用下轉(zhuǎn)動起來了” 。這時正好有一位同學(xué)用摩擦后的梳子靠近紙屑，紙屑卻被吸引如圖乙所示，小軍看后則認(rèn)為是同種電荷相互吸引。若現(xiàn)在提供有下列實(shí)驗(yàn)器材：橡膠棒、有機(jī)甲電容杯玻璃棒各兩根，毛皮、絲綢各一塊，絕緣支架一個。請你用實(shí)驗(yàn)說明

5、你的觀點(diǎn)（寫出實(shí)驗(yàn)步驟 和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)論）。乙圖 Z14 43. 原創(chuàng)如圖Z14 5所示，倉庫中有一字跡模糊不全的金屬存儲罐，搖晃此金屬存儲 罐聽不到任何聲音。 請你思考在不允許打開 閥門的前提下，判斷這個金屬存儲罐里裝的是液 化石油氣還是石油氣?，F(xiàn)在提供的實(shí)驗(yàn)器材有：無彈性細(xì)繩、刻度尺、磅秤和一個空的金屬 存儲罐，只是空的金屬存儲罐和此罐一樣的。請寫出你的實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論。圖 Z14 5備課大師全科【9門】：免注冊，不收費(fèi)！物理備課大師 【全免費(fèi)】4. 原創(chuàng)在科學(xué)課上，我們都制作過水果 （檸檬）電池如圖Z14- 6甲所示，但是它與平 常我們所認(rèn)識的電池（如圖乙所示）相比，我們不能看到水果

6、（檸檬）電池的正負(fù)極。小亮認(rèn)為 圖甲水果（檸檬）電池中的左側(cè)黑線端是正極，右側(cè)紅線端是負(fù)極；而小靜持相反意見，認(rèn)為 左側(cè)黑線端是負(fù)極，右側(cè)紅線端是正極；最后小飛提出了自己的觀點(diǎn)，認(rèn)為水果（檸檬）電池沒有固定的正負(fù)極。請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)寫出：（1）除圖中以外所用到的器材；（2）用最簡單可行的實(shí)驗(yàn)證明你的觀點(diǎn)并寫出結(jié)論。甲乙圖 Z14 65. 原創(chuàng)氣功是中國古代一種強(qiáng)身健體的方式。有一天老師在初一科學(xué)課上也表演了一次“氣功”：隔物吹蠟燭（如圖Z14 7所示）。老師先放置一根點(diǎn)燃的蠟燭A,然后又在 A的后方放置了玻璃板，又在玻璃板的后方放置了蠟燭B,同學(xué)們看到玻璃板兩側(cè)分別各有一支點(diǎn)燃的蠟燭，當(dāng)老師在玻璃

7、板前側(cè)對A吹氣時，同學(xué)們看到玻璃板后方放置點(diǎn)燃的蠟燭B同時被老師一口氣吹滅了，老師真能隔物吹滅這兩根蠟燭嗎？請你用所學(xué)的知識和科學(xué)的方法 來揭秘。（1）寫出你實(shí)驗(yàn)所用器材（除圖中所提供以外的）。（2）實(shí)驗(yàn)的步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。圖 Z14 7備課大師全科【9門】：免注冊，不收費(fèi)！物理備課大師 【全免費(fèi)】不小心把其中一個6. 原創(chuàng)小櫻在實(shí)驗(yàn)室用兩個條形磁鐵探究磁極之間的力的作用時,條形磁體摔成兩半，如圖Z14- 8所示。小櫻認(rèn)為她意外獲得了一個兩端都是N極的磁體和一個兩端都是S極的磁體?，F(xiàn)提供的實(shí)驗(yàn)器材是完好的條形磁體，細(xì)線，固定架（塑料）。請寫出你的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。圖 Z14-87 .

8、如圖Z14- 9所示，輪子中央有一個轉(zhuǎn)動軸， 輪子中安裝著18條擋板，每個擋板的縫 隙中裝有一個鐵球。方案的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，給這個輪子施加一個力，右邊的球會向外滾動，因 此，右邊的球產(chǎn)生的力矩帶動輪子轉(zhuǎn)動。左邊的球隨著輪子的轉(zhuǎn)動又會滾回輪子中央，當(dāng)轉(zhuǎn) 到右邊時，又會向外滾動，產(chǎn)生的力矩帶動輪子轉(zhuǎn)動。這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所 指的方向轉(zhuǎn)動下去，并且?guī)訖C(jī)器一直轉(zhuǎn)動。請你只用一個彈力球設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明這個機(jī)器 不能制成的原因，即永動機(jī)不可制成，并寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。圖 Z14-9備課大師”全科【9門】：免注冊，不收費(fèi)！物理備課大師 【全免費(fèi)】& 2014 海淀二模探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了簡單機(jī)械后，知

9、道使用簡單機(jī)械可以省力，于是產(chǎn)生了一個想法：用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測量范圍為05N的彈簧測力計(jì)一只、固定框內(nèi)有兩個滑輪組成的滑輪組兩組(如圖Z14- 10所示)，測量質(zhì)量約為50 kg同學(xué)的體重。請你根據(jù) 實(shí)驗(yàn)室提供的器材和再補(bǔ)充一些器材，設(shè)計(jì)一個完成他們想法的方案。對方案的要求是：圖 Z14- 10-打I 21 -n屮勺一8 :l;l/.r Ja葉冃討：J(1) 寫出方案需要補(bǔ)充的器材； 畫出測量方案的示意圖，寫出關(guān)鍵條件、操作步驟和需要測量的物理量;(3) 寫出被測學(xué)生體重與測量的物理量之間的關(guān)系式。9. 2015 -海淀一模實(shí)驗(yàn)桌上有如圖Z14- 11所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中 E板和F板關(guān)于 ON對稱，

10、F板能以O(shè)N為軸自由旋轉(zhuǎn)，還提供了一支激光筆。 小明計(jì)劃用這些器材探究 “光的 反射規(guī)律”。他首先探究了反射光線跟入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)的問題。小明的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1) 將平面鏡平放在水平桌面上，E、F板以O(shè)N為軸立在平面鏡上。(2) 將F板與E板旋轉(zhuǎn)到同一平面，用激光筆發(fā)出一束沿 E板A0方向射向平面鏡 O點(diǎn)的 光，觀察在右側(cè) F板上能否看到反射光 OB,并將現(xiàn)象記錄在表格中。(3) 將F板向后旋轉(zhuǎn)一定的角度，觀察在F板上能否看到反射光，并將現(xiàn)象記錄在表格中。(4) 將F板與E板再次旋轉(zhuǎn)到同一平面，改變激光筆的位置，用激光筆發(fā)出一束沿 E板AO 方向射向平面鏡 O點(diǎn)的光，觀察在

11、右側(cè)F板上能否看到反射光 CB,并將現(xiàn)象記錄在表格中。(5) 將F板向后旋轉(zhuǎn)一定的角度，觀察在右側(cè)F板上能否看到反射光 OB,并將現(xiàn)象記錄在表格中。備課大師全科【9門】：免注冊，不收費(fèi)！物理備課大師 【全免費(fèi)】圖 Z14 11實(shí)驗(yàn)記錄表：(2)請利用上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)證明: 請寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。O“在光的反射現(xiàn)象中，反射角等于入射角”入射光線和法線的位置當(dāng)E、F板在冋一平面時，反 射光線的位置當(dāng)E、F板不在冋一平面時， 反射光線的位置入射光線AO和法線ON在 E板 上反射光線CB不在F板上反射光線CB不在F板上入射光線A O和法線ON在E 板上反射光線CB不在F板上反射

12、光線OB不在F板上(1)請你根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對該實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行評估，你覺得操作過程中存在的問題是參考答案1. (1)電壓表、刻度尺(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表：電壓U/V距離L/m(3)使接入電磁炮兩端的電壓為U,閉合開關(guān)，用刻度尺測量出炮彈射出的距離L,斷開開關(guān)，將電壓 U和距離L記錄在表格中。使電磁炮兩端的電壓 U增大，閉合開關(guān)，用刻度尺測量出這次炮彈射出的距離L,斷開開關(guān)，將電壓 U和距離L記錄在表格中。2. 實(shí)驗(yàn)步驟：第一次用毛皮摩擦橡膠棒尖端， 然后放在可旋轉(zhuǎn)的絕緣支架上，再用毛皮摩擦另一根橡膠棒尖端與支架上的橡膠棒的尖端靠近，觀察到的現(xiàn)象是排斥。第二次用毛皮 摩擦橡膠棒尖端，放在可旋轉(zhuǎn)絕緣支架上

13、，用絲綢摩擦一根有機(jī)玻璃棒的前端與絕緣支架上 的橡膠棒尖端靠近，觀察到的現(xiàn)象是吸引。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通過實(shí)驗(yàn)，我們看到橡膠棒與橡膠棒之間是相互排斥的，而橡膠棒和有機(jī)玻 璃棒之間是相互吸引的。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。摩擦后的梳子帶電吸引紙屑，說明 帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)。備課大師全科【9門】：免注冊，不收費(fèi)！ 物理備課大師 【全免費(fèi)】3. 實(shí)驗(yàn)步驟：將這個金屬存儲罐放在磅秤上稱量一下，再將那個空的金屬存儲罐稱量一 下，求出所裝物質(zhì)的質(zhì)量。用細(xì)繩圍著罐子繞一圈，在繩子上做好標(biāo)記，然后將繩子伸直，用刻度尺測量出繩子的長即罐子的周長，通過周長計(jì)算出金屬存儲罐的底面積，再用刻度尺

14、測量出金屬存儲罐的高度，從而估算出它的容積，根據(jù)估算出的容積和測算出的物質(zhì)質(zhì)量， 計(jì)算這罐物質(zhì)的密度并與常見的氣體密度和液體密度的數(shù)量級進(jìn)行比較。結(jié)論：如果物質(zhì)的密度為 x kg/ mi，那么罐里儲存的是石油氣；如果密度為y x 103 kg/mi,那么罐里儲存的是液化石油氣。4. (1)實(shí)驗(yàn)器材：發(fā)光二極管。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：將發(fā)光二極管兩端分別與插入檸檬中左側(cè)黑線端與右側(cè)紅線端相連，觀察二極管是否發(fā)光；再將發(fā)光二極管旋轉(zhuǎn)180度，再次與插入檸檬中左側(cè)黑線端與右側(cè)紅線端相連，觀察是否發(fā)光。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：若兩次都發(fā)光說明小飛的觀點(diǎn)正確；若只一次發(fā)光，那么發(fā)光時，長 腳那方為正極。(其他方法，言

15、之有理亦可)5. (1)實(shí)驗(yàn)器材：白紙。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：還原老師表演氣功的裝置，用一張白紙放在蠟燭B的火焰上。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紙不會被點(diǎn)燃。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：因?yàn)檎嫱瑢W(xué)們所看到的是蠟燭A和A火焰的像。當(dāng)把蠟燭 B也點(diǎn)燃時，老師就不能順利完成氣功表演了。6 實(shí)驗(yàn)步驟：將完好的條形磁體用細(xì)線拴住中間，懸掛固定在固定架上。用斷掉的磁體 A端靠近被懸掛的完好磁體的 S極，相互排斥，然后再用 A端靠近被懸掛 的完好磁體的N極，相互吸引。那么 A端為S極。再用斷掉的磁體 B端靠近被懸掛的完好磁體的S極，相互吸引，然后再用 B端靠近被懸掛的完好磁體的 N極，相互排斥。那么 B端為N極。實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：A端為S極；B端為N極。7 實(shí)驗(yàn)步驟：將一個彈力球從 1 m高的地方由靜止開始釋放，小球會彈起，但是會越來 越低。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：現(xiàn)實(shí)生活中任何機(jī)械都會有摩擦等能量損耗，所以永動機(jī)不可制成。& (1)方案需要補(bǔ)充的器材有：刻度尺、細(xì)繩、硬棒、懸掛滑輪組和硬棒的支架。(2)測量方案的示意圖：按示意圖組裝滑輪組和杠桿，關(guān)鍵條件有：Loa 動力臂0A與阻力臂0B的比值廠大于20；Lob 彈簧測力計(jì)拉力豎直向上。操作步驟和需要測量的物理 量有：測量動滑輪重 G動；備課大師”全科【9門】：免注冊，不收費(fèi)！物理備課大師 【全免費(fèi)】L OA測量力臂Loa、Lb