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实验探究题

学习了“电生磁”的知识后，小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有：全新干电池若干节、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。

实验过程：

①用细线把3枚铁钉捆绑在一起，再用长导线缠绕铁钉6圈，连接在1节全新干电池两端（如右图所示），制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针，观察吸引大头针的数目（通电时间不超过10秒钟，下同）。

②将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端，重复实验。

③将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端，重复实验。

④增加电磁铁的线圈匝数至9匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。

⑤增加电磁铁的线圈匝数至12匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。

三棱镜是一种重要的光学元件，光通过三棱镜的传播路线是怎样的呢？小越用红光以一定角度射到三棱镜上，光路图如图1所示。改变入射角度，光路图如图2、图3所示。

如图为验证沸腾条件的实验装置。关于小烧杯内水的最终状况，同学们有不同看法。小明认为：温度达到沸点，且会沸腾。小李认为：温度达到沸点，但不会沸腾。

小红认为：温度达不到沸点，不会沸腾。

通过实验观察到小烧杯内的水没有沸腾，所以小明的观点是错误的。为了验证小李和小红的观点，观察并记录温度计甲和乙的示数变化，如下表。

时间/分钟	0	3	6	9	12	15	18	21	24
甲的示数/ ℃	40	57	71	81	91	97	100	100	100
乙的示数/℃	40	48	61	74	84	90	94	94	94

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：(本实验均使用轻质杠杆)实验1：在直杠杆水平平衡时(如图甲所示) 进行实验，记录多组数据。得出：F₁×s₁=F₂× s₂(注：s₁和s₂分别表示支点到F₁和F₂的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验，也得到了同样的结论。该结论适用于所有平衡时的杠杆吗?

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，

记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：(待填)。s和l(支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢?研究小组的同学观察到：支点到F的作用点的距离(s₁)与支点到F₁的作用线的距离(l₁)是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验3：

实验次数	F₁/N	S₁/cm	F₂/N	S₂/cm	L₂/cm
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

①移动钩码，使杠杆________，并使杠杆处于平衡状态。

②记录F₁、s₁、l₁和F₂、s₂、l₂。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组F₁、s₁、l₁和F₂、s₂、l₂。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是：F₁×l₁=F₂×l₂。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。请回答：

方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后，欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9V的电源、规格为“6V 3.6W”的小灯泡、规格为“2A 10Ω”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数始终较大，无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下，设计了如图乙所示的电路图，继续实验。

力能使物体的运动状态发生改变，运动状态的改变包括运动速度的改变和运动方向的改变。某科学兴趣小组为探究物体运动速度改变的快慢(单位时间内运动速度的改变量)与物体受力大小的关系，在创新实验室做了如下的实验：

如图甲所示，水平桌面上固定了一个导轨。导轨上的小车用细绳跨过定滑轮(摩擦不计)与重物相连，小车上固定一个宽为d=1厘米的挡光片。在导轨上A、B两个位置各固定一个光电门。光电门如图乙所示。光电门内有一束光从N射向Ｍ，M处装有光传感器。当有物体经过NM之间把光挡住时，传感器能记录光被挡住的时间t，这样就可求得挡光片经过光电门时的速度v_A和v_B。两个光电门配合使用还能测出挡光片从A运动到B的时间t_AB。

实验步骤：

①保持重物P质量不变，让小车从OA间任意点释放，分别测出挡光片经过A、B两位置的挡光时间t_A和t_B ，以及挡光片从A运动到B的时间t_AB ，计算出单位时间运动速度的改变量(用a₁表示)，即a₁= $\text{[math]}$ 。重复实验。a₁近似相等。

②增大重物质量且保持不变，让小车从OA间任意点释放，按照①的操作，计算出单位时间运动速度的改变量(用a₂表示)。重复实验。a₂近似相等，且a₂>a₁。

科学兴趣小组的同学利用学过的知识，测量定值电阻R_x的阻值。

小华在建筑工地上看到，工程车的车斗慢慢倾斜到一定程度时，车斗中的石料就沿车斗斜面滑落下来（如下左图所示）。小华想，车斗中的石料如果减少些，要滑落下来，车斗的倾斜程度是否可以减小些？

于是小华到实验室进行探究，先把长木板放在水平桌面上，将质量为100克带有钩码槽的木块放在长木板的A处，如图所示。然后进行如下操作：

①在木块的钩码槽中放入三个50克的钩码，将木板的右端慢慢抬高到一定高度时，木块开始下滑，记录右端被抬升的高度h=20厘米。

②第二次在木块的钩码槽中放入两个50克的钩码，第三次在木块的钩码槽中放入一个50克的钩码，分别重复上述实验。

某科学兴趣小组在探究影响导体电阻大小及灯泡亮暗的因素时，做了如左图所示的实验：将鳄鱼夹从较长的镍铬合金丝的A端逐渐滑向B端时，发现电流表示数逐渐增大，同时灯泡逐渐变亮。

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。

在探究电流与电阻的关系时，小明设计如图所示电路图进行实验：连接电路更换不同的定值电阻，分别测出电流大小记录并分析数据．

实验数据记录表

电源电压（伏特）	电阻（欧姆）	电流（安培）
3	3	0.48
	10	0.27
	20	0.14

科学兴趣小组做了一个有趣的纸盒实验：在水平桌面的右端放有一个封闭纸盒，一辆绑有磁铁的小车从斜面上静止下滑后在水平桌面上向右运动．在靠近纸盒的过程中小车的速度越来越小，最后停在了A位置．如图所示．

小组同学对这一现象展开了讨论：

货车驾驶员在卸货后，把空的纸箱放在车斗里．在汽车行驶时，发现有纸箱从车斗里“飞”了出来．为什么会出现这种现象呢？

小明同学经过思考后，进行了模拟实验：

将纸屑放在一个铁盒里，用吹风机向铁盒上方水平吹风，发现有纸屑从铁盒中“飞”出来，如图．

请回答：

小明在学习物体浮沉条件时，由于调制食盐水密度的操作不够精准，导致实验中鸡蛋很难悬浮在食盐水中，于是他对实验进行了改进：分别用量筒和烧杯等器材配制了三杯不同质量分数的酒精溶液，其中图甲B烧杯中的酒精与水的体积比为9：6．用注射器吸取密度为0.9克/厘米³的食用油分别在三杯酒精溶液中部注射一团油滴，一段时间后，如图甲所示．再过一段时候后，小明观察到油滴所处的状态如图乙所示．为此，他作了如下探究：

【提出问题】 △

【建立假设】假设一：可能是油滴的密度变小了．

假设二“可能是酒精溶液的密度变大了．

【实验方案】针对“假设一”的实验：用注射器吸取图乙任一烧杯中的油滴，将油滴注入到某一溶液中，观察其浮沉状况．

针对“假设二”的实验：先测定酒精溶液密度为ρ₁ ，敞口放置一段时间后再次测定它的密度为ρ₂ ，比较ρ₁和ρ₂的大小．

【得出结论】油滴密度不变，酒精溶液密度变大．

请回答：

小金用电压表和电流表测导体R的电阻。在正确连接电路的基础上，通过调节滑动变阻器R，先后完成了四次实验，测得的电压和电流值如表所示。回答问题：

小金配合社区防疫工作，用体温计测量体温。如图所示体温计的测量范围为35.0℃到42.0℃，最小刻度为℃。消毒后用手指捏紧体温计上部，（填写操作），使体温计的水银柱回落到35℃以下，然后放入自己腋下5分钟，取出后直接读数。体温计离开人体后水银柱不会回落的原因是。·

小明观看北京冬奥会滑雪比赛时，突发奇想：如果运动员从斜坡滑道上自由滑下，怎样才能滑得更远呢？于是用如图所示的装置探究“小车从斜面上滑下时，在水平面上滑行的最大距离跟小车的下滑高度、小车总质量、水平面粗糙程度是否有关”。实验结果如下表：

实验次数	小车下滑高度/cm	水平面材料	车上钩码个数	小车在水平面上骨行的最大距离/cm
1	3	木板	1	50
2	3	木板	2	50
3	3	木板	3	50
4	6	木板	3	100
5	6	棉布	3	60
6	6	毛巾	3	30