历史上的真空中闹钟实验答案解析

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“理想实验”是研究物理规律的一种重要的思想方法，它以大量可靠的事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的推理得出物理规律．“理想实验“能深刻地揭示出物理规律的本色．如图是伽利略著名的“斜面理想实验”，实验设想的步骤有：
①减小右边第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
③继续减小右边第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速直线运动
④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度
（1）请将上述步骤按照正确的顺序排列

②④①③

②④①③

（只要填写序号）．
（2）在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论．下面关于这些事实和推论的分类，正确的是

B

B

A．①是事实，②③④是推论  B．②是事实，①③④是推论
C．③是事实，①②④是推论  D．④是事实，①②③是推论
（3）请你另外列举一个课本上的例子说明理想化实验：

探究真空不能传声

探究真空不能传声

．

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如图1所示是小明探究小灯泡电阻所用的器材，已知小灯泡的正常发光时的电压为3.8V．
（1）请你用笔画线代替导线，将实物图连接完整．要求：使滑动变阻器的滑片向右移动时变阻器的阻值变大，连线不能交叉．
（2）闭合开关前，滑片P应移到

B

B

端（填A或B）．
（3）小明在实验过程中不小心漏填了一个电流数据，请你把图2所示的读数填人表1的空格中．

实验次数	电压/V	电流/A
1	3.5	O.28
2	2.5	0.24 0.24
3	1.5	O.18

（4）小明仔细分析实验数据，对比得出的几个电阻值，发现每次测量结果都有较大差异，你认为产生这种差异的主要原因是

小灯泡的电阻随温度的升高而增大

小灯泡的电阻随温度的升高而增大

．
（5）小明用完全相同的器材做进一步探究时，发现分别用如图3甲、乙所示的两个电路测出的小灯泡的电阻也有差异，你认为产生这种差异的主要原因是

图甲中电流表测的是通过小灯泡和电压表的总电流，使电阻的测量值偏小．图乙中的电压表测的是小灯泡和电流表的总电压，使电阻的测量值偏大

图甲中电流表测的是通过小灯泡和电压表的总电流，使电阻的测量值偏小．图乙中的电压表测的是小灯泡和电流表的总电压，使电阻的测量值偏大

．
（6）若实验中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动，而电压表的示数较大，则电路中发生故障的原因是

灯泡断路

灯泡断路

．
（7）若用以上的器材是否可以测量小电灯的额定功率呢？如果可以的话，在这个活动中滑动变阻器的作用是什么呢？

移动滑片使灯泡两端电压达到额定电压

移动滑片使灯泡两端电压达到额定电压

．

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某同学在探究平面镜成像特点时，按照下表的过程完成了探究，请完成表中横线的内容．

实验名称	探究平面镜成像的规律
实验器材	玻璃板，两只相同的蜡烛，白纸，光屏，刻度尺
装置图
实验过程、现象及科学方法	1、如图所示，在桌面上铺一张白纸，纸上 竖直 竖直 立着一块玻璃板为平面镜，用玻璃板的目的是为了 确定像的位置 确定像的位置 ，记录下玻璃板的位置． 2、把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后成 虚 虚 像，再拿一只没有点燃的蜡烛在玻璃板后移动，直到看上去它与另一只蜡烛像 完全重合 完全重合 ．这个位置即为另一只蜡烛像的位置，在纸上记录下两只蜡烛的位置． 3、改变蜡烛的位置，重复上述实验过程再做两次． 4、用刻度尺把三次实验中蜡烛和它的像的位置连起来，观察连线与镜面是否 垂直镜面 垂直镜面 ，并测量物体与像 到镜面 到镜面 的距离，请将数据填入下面的表格中．
实验数据表格	实验次数 物到平面镜的距离 像到平面镜的距离 1 10cm 10cm 2 14cm   3   25cm
实验结论	1、像和物体大小 相等 相等 ； 2、像和物体到 镜面的 镜面的 距离相等； 3、像和物体的连线跟镜面 垂直 垂直 ； 4、物体在平面镜中所成的像是 正立 正立 （选 填“倒立”或“正立”）的 虚 虚 像（选填“实”或“虚”）．

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“研究平面镜成像”的实验装置如图甲：
（1）实验中为了判断烛焰所成的像是实像还是虚像，所采取的办法是

D

D

A．观察玻璃板后面是否存在像，存在像说明是实像，不存在像，说明是虚像
B．将手指放在像处，手指有灼热感觉说明是实像，没有灼热感觉说明是虚像
C．让像成在玻璃杯中，然后向杯内倒水，烛焰熄灭说明是实像，不熄灭说明是虚像
D．用张白纸作屏，在像处移动，能接收到像说明是实像，不能接收到像说明是虚像
（2）实验中某同学提出在玻璃的同一侧，通过玻璃扳看到了同一支蜡烛的两个像，产生这种现象的原因可能是

玻璃板太厚

玻璃板太厚

．
（3）实验是“研究平面镜成像”，为什么用玻璃板做实验而不用平面镜？
答：

平面镜无法确定像的位置

平面镜无法确定像的位置

．
（4）图乙是实验小组经过三次实验后，在白纸上记录的像与物对应点的位置．他们下一步应该分析论证这张“白纸”上的信息并得出实验结论．
结论一：

像到镜面的距离等于物到镜面的距离

像到镜面的距离等于物到镜面的距离

；
结论二：

像与物的连线垂直于镜面

像与物的连线垂直于镜面

．
（5）他们发现，旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行实验的．你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好？说出你的理由：

方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系（答出更容易判断像与物的连线与镜面是否垂直亦可）

方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系（答出更容易判断像与物的连线与镜面是否垂直亦可）

．

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小明用如图甲所示器材“探究平面镜成像特点”，他在竖立的玻璃板前5cm处放一支点燃的蜡烛A，烛焰高2cm．请你帮他完成下列问题：
（1）实验中选取两个完全相同的蜡烛是为了比较像与物的

大小

大小

关系．
（2）为了便于观察像，小明最好在

较暗

较暗

的环境中进行实验（选填“较亮”或“较暗”）．
（3）当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时，B蜡烛的烛焰高

2

2

cm，如果将蜡烛A向玻璃板靠近，像的大小会

不变

不变

（选填“变化”或“不变”）．
（4）小明在B蜡烛的烛焰上放一根火柴，火柴

不可能

不可能

（选填“可能”或“不可能”）被点燃．
（5）经过三次实验后，在白纸上记录了像与物对应的位置，如图乙所示，则下一步应如何处理白纸上的信息，才能得出实验结论．

测出A和A′、B和B′、C和C′到像面的距离，比较对应点到镜面的距离是否相等（或将纸沿镜面所在位置对折，判断像与物的两对应点是否重合）

测出A和A′、B和B′、C和C′到像面的距离，比较对应点到镜面的距离是否相等（或将纸沿镜面所在位置对折，判断像与物的两对应点是否重合）

．

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（2011•佛山）丽玻同学对如图所示现象解读正确的是（　　）

A．甲图中线圈转动时闭合回路中不可能产生电流

B．乙图中听不到真空中闹钟的响声说明声音传播需要介质

C．丙图中刚出水的人感觉冷是因为水蒸气液化的结果

D．丁图推土机宽大的履带是为了减少它对地面的压力

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32、调光台灯上有一个相当于滑动变阻器的旋钮，调节旋钮可改变台灯的明暗．为了研究电功率的变化规律，小文设计了如图1所示的电路，用标有“3V”的小灯泡L接在电源电压为4.5V的电路中进行实验研究，实验数据填入下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
接入电路的变阻器的阻值/Ω	1	3	5	7	9	11	13	15
电压表的示数/V	0.45	1.14	1.60	1.96	2.25	2.48	2.66	2.81
电流表的示数/A	0.45	0.38	0.32	0.28	0.25	0.23	0.20	0.19
电路的总功率/W	2.03	1.71	1.44	1.26	1.13	1.01	0.92	0.84
变阻器的功率/W	0.20	0.43	0.51	0.55	0.57	0.55	0.53	0.52

（1）根据表中的数据可知，实验时变阻器滑片P的滑动方向是

向右

（向左、向右）．当加额定电压时，通过灯泡L的电流如图2所示，灯泡的额定功率是

0.9

W．

（2）研究发现当变阻器的电阻调大时整个电路消耗的电功率

减小

．（增大、减小）．
（3）小文将变阻器消耗的功率与变阻器阻值的变化画成如图曲线．据此可知

滑动变阻器阻值变大，消耗的电功率先变大后变小

．

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（2012•黑龙江）在“用伏安法测量小灯泡的电阻”实验中，电源保持不变，小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）电路接通后，小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小，电压表的示数也变小了．你认为该电路连接中存在的错误是

电压表并联在滑动变阻器两端

电压表并联在滑动变阻器两端

．
而小辉连接好电路，刚闭合开关时，结果发现小灯泡发光较暗，电流表与电压表都有示数，并且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表与电压表示数都不发生变化．这是因为

滑动变阻器同时接下面两个接线柱

滑动变阻器同时接下面两个接线柱

．
（2）如图所示，小华在连接电路时，想使滑动变阻器的滑片向右移动时变阻器的阻值变小，请你帮助她将这一电路的实物图，以笔代线连接完整．
（3）小华将测量得到的数据及计算结果填入下面的表格中：

实验次数 物理量

1

2

3

4

电压U/V

2.5

2.0

1.5

1.0

电流I/A

0.30

0.26

0.22

0.20

电阻R/Ω

8.3 8.3

7.7

6.8

5.0

可以得出小灯泡正常发光时的电阻为

8.3

8.3

Ω（保留一位小数）．
（4）进一步分析上表中的数据发现，灯丝的阻值是变化的，其原因是

灯丝电阻随温度的升高而增大

灯丝电阻随温度的升高而增大

．这种现象在生活中也有体现．例如家里的白炽灯在刚开灯的瞬间，灯丝

容易

容易

烧掉．（选填“容易”或“不容易”）
（5）在物理实验中通过多次测量获得数据，有的是通过多次测量获得数据，求平均值来减小实验误差；有的是通过多次测量获得多组数据，来寻找一定的规律．下列哪个实验在数据处理与分析上与其它三个实验的不相同

C

C

A、探究导体中电流与电压的关系     B、探究导体中电流与电阻的关系
C、伏安法测量定值电阻与阻值       D、研究电磁铁磁性强弱与电流的关系．

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（2012•南开区一模）晓红同学所在的学习小组商量决定测定一元硬币的密度．晓红同学说：“我找到一种方法，用10枚完全相同的一元硬币，将它们叠起来，测定其总厚度；再将它们并排平方在同一条直线上，测出其总长度；然后将它们放在天平上测出其总质量；算出每枚硬币的厚度、半径、从而算出每枚硬币的体积，再算出每枚硬币的质量，由密度公式也就可算出硬币的密度了．”
请你解答下列问题：
（1）如果晓红算出每枚硬币的厚度为d、半径为r、质量为m，则晓红同学测得硬币密度的表达式ρ=

m

πr2d

m

πr2d

．
（2）但有同学认为晓红的方法有考虑不周之处，造成了误差，必须采用另一种“完全不同于晓红的方法”才能尽量减少这种误差，使得测量结果更准确．
①你认为“晓红考虑不周之处”是什么？（写出一种既可）．
②若没有量筒（以及其他带刻度的容器）与刻度尺，但可以从以下提供的器材中选取实验器材：
提供的器材有：天平、弹簧测力计、小烧杯、大烧杯、水、细线．
请你写出所选用的器材，并设计一种“完全不同于晓红的方法”来测定硬币的密度．写出实验步骤和硬币密度的表达式．

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北京天坛公园的回音壁是我国建筑历史上的一大奇迹，如图所示，回音壁应用的声学原理是下面的（　　）

A．声音的反射

B．声音在墙壁中的传播

C．声音在空气中的传播

D．利用回声增强原声的现象

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（2013•闵行区一模）小李做了测量未知电阻的实验，所写报告如下，请你仔细阅读并回答问题．
实验目的：测量电阻R_x的阻值．
实验步骤：
（1）根据实验目的画出实验电路图（图略）；
（2）依照电路图连接电路，如图所示；
（3）闭合电键，读出电压表和电流表的示数，记录在表格中；
（4）依据测得的电压值和电流值，算出R的阻值．
（5）断开电键，整理器材，处理数据．
实验记录：

电压/V	电流/A	电阻/Ω
1.5	0.5

实验结论：
（1）据小李所测量的数据，算出电阻阻值R_x=

3

3

欧．
（2）你认为这份报告是否完整？如不完整，应该填上的项目是：①

实验器材

实验器材

；②

实验原理

实验原理

．
（3）从实验步骤看，该实验存在的主要缺陷是：①

步骤（2）中没有将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处

步骤（2）中没有将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处

；②

实验中只测了一次数据，可能误差比较大

实验中只测了一次数据，可能误差比较大

．

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（1）如图中的两幅图是课本中介绍的实验装置图．图甲演示的物理现象是说明了

压缩体积

压缩体积

可使气体液化；图乙是用来探究

平面镜成像

平面镜成像

的实验装置．
（2）为了探究声音的响度与发声体振幅的关系，丁丁将钢尺的一端压在桌面上，保持钢尺伸出桌边的长度一定，分别用大小不同的力上下拨动钢尺的另一端，发现钢尺压得越弯，上下振动的幅度越大，桌面被拍打得越响．根据这些实验证据他得出了振幅越大响度越大的结论．你认为他收集证据时的错误之处是

桌面被拍打得越响

桌面被拍打得越响

．
（3）测量细铜丝的直径时常采用“测多算少”的方法，原因是

细铜丝的直径很小，不在刻度尺的分度值范围内，不便于直接测量

细铜丝的直径很小，不在刻度尺的分度值范围内，不便于直接测量

，如在将细铜丝缠绕在铅笔上的过程中，有重叠现象，则测出的细铜丝的直径将

偏小

偏小

（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

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小明学对如图所示现象解读正确的是（　　）

A．甲图中“会跳舞的小人”说明声音能够传递信息

B．乙图中听不到真空中闹钟的响声说明声音传播需要介质

C．丙图中刚出水的人感觉冷是因为水蒸气液化的结果

D．丁图中小明隔着放大镜看窗外的物体一定是放大的

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调光台灯上有一个相当于滑动变阻器的旋钮，调节旋钮可改变台灯的明暗．为了研究电功率的变化规律，小红设计了如图所示的电路，用标有“3V”的小灯泡L接在电源电压为4.5V的电路中进行实验研究，实验数据填入下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
接入电路的变阻器阻值（Ω）	1	3	5	7	9	11	13	15
电压表的示数  （V）	0.45	1.14	1.60	1.96	2.25	2.48	2.66	2.81
电流表的示数  （A）	0.45	0.38	0.32	0.28	0.25	0.23	0.20	0.19
电路的总功率  （W）	2.03	1.71	1.44	1.26	1.13	1.01	0.92	0.84
变阻器的功率  （W）	0.20	0.43	0.51	0.55	0.57	0.55	0.53	0.52

（1）请根据题意连接好电路图1．
（2）根据图2表中的数据可知，实验时变阻器滑片P的滑动方向是

向右

向右

（向左、向右）．当L两端的电压为L的额定电压时，通过灯泡L的电流如图1所示，灯泡的额定功率是

0.9

0.9

W．
（3）研究发现当变阻器的电阻调大时整个电路消耗的电功率

减小

减小

．（增大、减小）．
（4）小红将变阻器消耗的功率与变阻器阻值的变化画成如图2曲线．据此可知

当滑动变阻器消耗的功率随着电阻的增大先增大后减小

当滑动变阻器消耗的功率随着电阻的增大先增大后减小

．