初中物理控制变量法与探究性实验方案实验题

质量可忽略的细绳上端固定，下端系一质量为m的金属螺母，做成摆长为l的摆（如图所示），让螺母在竖直面内小幅度往返摆动，每完成一次往返摆动的时间均为 $T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}(g=9.8\text{Nkg})$

请你根据 $T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}$ ，推测，螺母往返摆动一次的时间T与螺母的质量m是否有关 　  　（选填"有关"、"无关"）。现有足量的细绳、大小相同的金属螺母，这些螺母有的质量相等，有的质量不等，写出验证你的推测的实验步骤（若有需要，可补充器材）。

在"探究电流与电阻的关系"实验中，现有器材如下：电源（电压恒定但未知），四个定值电阻 $R_1\left(5\Omega \right)$ 、 $R_2\left(10\Omega \right)$ 、 $R_3\left(15\Omega \right)$ 、 $R_4\left(20\Omega \right)$ ，标有" $\times \Omega 1A$ "的滑动变阻器（阻值模糊不清），电压表（可用量程： $0~3V$ 、 $0~15V)$ ，电流表（可用量程： $0~0.6A)$ ，导线，开关。

（1）设计并正确连接如图甲所示的电路，把定值电阻 $R_1$ 接入图甲中的 $A$ 、 $B$ 两点之间，将滑动变阻器的滑片移到最 　　端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2V$ 时，电流表的示数应为 　　 $A$ 。

（2）分别用定值电阻 $R_2$ 、 $R_3$ 、 $R_4$ 依次替换 $R_1$ ，重复（1）的实验步骤。根据所得的四次试验数据绘制出 $I-R$ 图象，如图乙所示。由图象可得出的结论是：在导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 　　。

（3）当使用定值电阻 $R_4$ 进行实验时，刚一闭合开关，就发现电压表示数恰好为 $2V$ ，为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制 $A$ 、 $B$ 两点之间的电压在 　　范围内。

（4）在使用定值电阻 $R_1$ 和 $R_4$ 进行实验过程中，读取数据时，滑动变阻器消耗的电功率之比为 　　。

学校组织学生参观中国科技馆，同学们在“探索与发现A厅”里面看到一个十分有趣的“物体上滚？”的实验。实验时，将双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的最低端，看到双圆锥体从静止向轨道高处滚去。实验引起了同学们的讨论，小军认为“双圆锥体上滚”是真的，眼见为实；小乐认为“双圆锥体上滚”是错觉，双圆锥体不可能自动由低处向高处滚动。小乐和小军为证明各自的观点，取了两根木条放在水平桌面上，将木条左端垫高，做成一个倾斜轨道，将双圆锥体放在轨道右端，如图甲所示，由静止释放后双圆锥体向轨道高处滚去，双圆锥体最终停在轨道左端，如图乙所示。这个实验成功再现了在科技馆看到的现象。
请你根据图甲、乙所示的实验，选择适当的器材，通过测量判断小军和小乐谁的观点正确，写出你的测量方法并简要说明。

物理兴趣小组的同学利用图示装置，探究反射声音的强弱与充当反射面的材料是否有关．他们将发声的闹铃置于纸筒A内，将充当反射面的材料置于O处，通过纸筒B倾听反射的铃声强弱．

（1）保持纸筒A和纸筒B的位置不变，只改变        ，让同一为同学倾听反射声音的强弱，实验结果如下表．

反射面材料	大理石	玻璃板	木板	棉布	毛巾	海绵
反射声音的强弱	最强	强	强	较强	弱	几乎听不到

（2）分析实验结果可以得出：在其他条件相同时，反射声音的强弱与充当反射面的材料     （有关/无关），你还可以进一步分析得出的结论是     （写出一条即可）．
（3）实验结果表明，玻璃板和木板反射声音的强弱无法分辨，有同学认为可能是人耳对声音强弱的分辨能力不够造成的．对此，请你提出一个改进的措施或方法    ．
（4）如果利用声音的反射现象，测量声音在空气中的传播速度，应选择表中的    作为反射面效果最好．

(6分)阅读短文，回答问题
热电偶
把两种不同材料的导线(如铁线和铜线)组成如图所示的闭合回路，当AB 两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶电路，实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B 间的温度差有关，温度差越大，回路电流越大.

（1）其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流     (选填“变大”、“变小”、“不变”或“变为零”).
（2）其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流     (选填“变大”、“变小”、“不变”或“变为零”).
（3）其它条件不变，移去酒精灯，将B 放人另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流      (选填“变大”、“变小”、“不变”或“变为零”）.
（4）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由      能转化而来.
（5）热电偶电路可以把温度信号换成       信号，利用这种性质可以把热电偶做成        (写出一种应用).

物理课后，小南和小雄将一块铜片和一块锌片插入西红柿，做成了一个“西红柿电池”. 小南和小雄想探究“西红柿电池的电压大小与哪些因素有关”。
猜想一：小雄说：“可能与两金属片之间的距离有关”，
猜想二：小南想了想说：“也可能与两金属片插入西红柿的深度有关”. 为了验证猜想是否正确，他们找来了电压表，连成了如图所示的电路.

（1）请你选择其中一个猜想，并提出验证的方法：
（2）目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍，请你针对这种现象，给有关部门提出一条合理建议

微风吹过，金属管风铃发出悦耳的声音。小明想探究管子发出声音的频率与长度、直径的关系。他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出各自发出声音的频率，数据如下表：

（1）用刻度尺测量1号管长度如图所示，读数是  cm

（2）三根管中音调最低的是  号。
（3）根据表中数据，能否得出“管子发出声音的频率随长度、直径的增大都会减小”的结论？请说明你的理由。
答：    （能/不能）； 理由：       
（4）小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动，认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的。请设计一简单的实验来检验小明的想法，简要写出实验方案和判断方法。
实验方案：     ；判断方法       

实验桌上有如下器材：天平一架、刻度尺一把、足够深的大水槽一个、底面积为S的细长平底试管一支、足量的水与细沙、小汤匙一个。要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：“当水的密度保持不变时，水内部的压强与水的深度成正比。” 请写出实验步骤并画出实验数据记录表。

小明同学想探究影响铅球掷得远近的因素到底有哪些。如图所示，他以一支弹簧玩具手枪为实验器材进行了如下探究：

（1）玩具手枪的内部被压缩弹簧伸长时，可以将子弹射出，此时弹簧的                 能转化成子弹的动能。

（2）手枪固定在某一高度，用同一颗子弹从枪口射出，以下是五次实验数据记录：

根据实验数据可以推测，小明探究的问题是：在相同条件下，子弹的射程可能和
                                      有关。
（3）分析数据，进一步得出结论：在相同条件下，枪管与水平面的夹角在
         度（请填写具体数值）左右时，子弹射程最远。小明由此推想：相同条件下，铅球以这一角度掷出，掷得最远。
（4）小红同学认为，以上“探究子弹射程与水平夹角θ”实验方案还能再完善，可以进一步获得更准确的结论。你认为小明实验时还应注意事项是：                                                           。

小明在学习吉他演奏的过程中，发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究.经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了表中所列几种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是小明又借来一个能够测量声源振动频率的仪器进行实验.
（1）为了验证猜想一，应选用编号为____、_____的琴弦进行实验.
（2）为了验证猜想二，应选用编号为_____、____的琴弦进行实验.

编号	材料	长度（cm）	横截面积（mm^2）
A	铜	60	0.76
B	铜	60	1.02
C	铜	100	0.76
D	尼龙	80	1.02
E	尼龙	100	0.76