专题综合强化第二部分专题六 实验探究题
中考专题精讲
一、控制变量法【例1】小红同学在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水,进行如图所示的实验探究,得出水蒸发快慢与水的温度、水的表面积和水的表面上方空气流动快慢有关.
(1)通过A、D两图的对比,可以得出水蒸发快慢与水的________________________有关.(2)通过________两图的对比,得出水蒸发快慢与水的温度有关,该实验的主要研究方法是______________.(3)小红同学猜想水蒸发快慢还可能与水的质量有关,于是继续进行了如下探究:在相同环境下,在两块相同的玻璃板上,分别滴上温度相同的一滴和两滴水(如甲、乙两图).结果发现甲图中水先蒸发完,于是她得出结论:水蒸发快慢与水的质量有关,水的质量越小,蒸发越快.从实验设计环节看,她没有控制水的__________相同.表面上方空气流动快慢A、C控制变量法表面积
控制变量法通常只要看到“控制……不变”“与……有关”等字眼或对探究的问题有多种猜想的时候就是应用了控制变量法.方法指导1.明确需要探究的是探究对象和哪一个因素的关系,哪些因素保持不变.2.根据控制变量的思想,套用“控制……不变,改变……,观察……”.
3.总结结论:若探究的因素对物理量有影响,套用“当……相同时(一定时),……越……,……越……”的句式或写成“……与……有关”的句式;若探究的因素对物理量无影响,套用“……与……无关”的句式.
二、转换法【例2】为探究“动能大小的影响因素”,科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的实验.实验中通过比较木块________________来判断钢球动能的大小.被推动的距离
【例3】在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,小明同学用一块海绵、一张小桌子和一个砝码,做了如图所示的一系列实验,请注意观察、分析,并回答下列问题:(1)实验中小明是通过比较海绵的____________来确定压力作用效果的;凹陷程度
(2)分析比较图甲、乙的实验现象,乙图中小桌子上加砝码的目的是________(选填“增大”或“减小”)压力,可以得出结论:当____________相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)上述实验用到的主要方法是__________和控制变量法.转换法对于不便于直接观察的物理量或不能直接测量的物理量,将其转换成便于直接观察或可以直接测量的物理量的研究方法叫做转换法.方法指导若题目中出现“通过……来确定……的大小,通过……来判断……的大小”的句式,可判断为转换法.增大受力面积转换法
三、数据处理【例4】利用如图所示的光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材,可进行“探究凸透镜成像规律”的实验.实验小组在探究凸透镜成像规律后,得到了如下数据:实验序号物距u/cm焦距f/cm像的性质像距v/cm13010倒立、缩小的实像1522510倒立、缩小的实像16.731510倒立、放大的实像
(1)正确操作后表中实验序号3的像距应为______cm,此次的像比实验序号4的像______(选填“大”或“小”).(2)从数据可得到结论:当物距一定时,焦距越大,所成的实像像距越______.30小大实验序号物距u/cm焦距f/cm像的性质像距v/cm41410倒立、放大的实像3553012倒立、缩小的实像2063015倒立、等大的实像30
【例5】测量额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率时,电路连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行三次测量,数据记录如表所示.根据表格数据可知,小灯泡的额定功率为__________W.1.292实验次数123电压表示数U/V3.03.84.5电流表示数I/A0.300.340.36
方法指导1.分析数据得出结论:当……一定时,……与……有关或与……无关;当……一定时,……随……的增大而增大(或减小);分析比较实验次数1与2(或2与3)……得到某一结论.2.根据实验数据计算物理量一般出现在测量性实验中,如速度、机械效率、电阻、电功率等.处理这类问题时一定要明确实验原理,选择正确的计算公式,注意各物理量的对应关系和单位的统一.
中考专题精练
一、光学实验实验1探究平面镜成像的特点1.(2020·临沂)小明洗漱时感觉离镜子越近镜中的像越大,这与课本中描述的平面镜成像特点不相符.于是,他用带支架的玻璃板、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸、光屏、火柴、铅笔等实验器材进行了探究.
(1)实验探究应在________(选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行.(2)用玻璃板代替平面镜,既能成像又便于确定____________.(3)点燃玻璃板前的蜡烛A,将蜡烛B放在玻璃板后并移动至适当位置,蜡烛B能与蜡烛A的像完全重合,如图所示,多次改变蜡烛A距玻璃板的距离,相应移动蜡烛B后总能与A的像完全重合,这说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离________(选填“有关”或“无关”).(4)小明继续探究平面镜成像的其他特点,他将光屏放在蜡烛B的位置,光屏承接不到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是______像.较暗像的位置无关虚
实验2探究凸透镜成像的特点2.小明利用如图(a)所示的器材做“探究凸透镜成像规律”的实验.
(1)实验前,应先将烛焰、凸透镜和光屏的中心调节到同一水平高度.小明按要求调好后,将蜡烛放在2倍焦距以外,为了能找到凸透镜成像时像的位置,需要对光屏进行的操作是:____________,直到光屏上呈现清晰的像.(2)由于实验时间较长,烛焰的像即将超出光屏的上边缘,这时可以向上移动__________________,再次使像呈现在光屏中央.(3)小明摘下眼镜放到凸透镜前,光屏上呈现清晰的像,如图(b)所示.拿走眼镜,需将光屏向凸透镜方向移动,才能在光屏上再次呈现清晰的像,说明小明戴的眼镜对光有________(选填“会聚”或“发散”)作用.此实验中,光屏相当于人眼睛构造中的__________.移动光屏蜡烛(或光屏)发散视网膜
3.(2020·滨州)某小组在“探究凸透镜成像的规律”的实验中:(1)实验前,要调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在__________.(2)通过调整,恰好在光屏上得到烛焰等大的像,如图所示,则所用凸透镜的焦距是______cm.同一高度10
(3)在图中,把蜡烛向左移动15cm,凸透镜的位置不变,应把光屏向______(选填“左”或“右”)适当调节,才能在光屏上得到烛焰清晰倒立、________(选填“放大”“缩小”或“不变”)的实像.接下来改用焦距为15cm的凸透镜继续进行实验,如果不改变蜡烛和凸透镜的位置,要在光屏上成清晰的像,应把光屏向______(选填“左”或“右”)适当调节.(4)在探究凸透镜成实像的过程中,他们又尝试用白纸遮挡住凸透镜的一半,发现在光屏上________(选填“仍能”或“不能”)形成烛焰完整的像.左缩小右仍能
二、热学实验实验1探究固体熔化时温度的变化规律1.如图甲所示,小雪用该实验装置在室温下探究晶体熔化时温度的变化规律.
(1)将浓盐水冻成的冰块打碎后放入小烧杯中,温度计插入盐冰中(图甲),其示数为_______℃.(2)观察现象,每隔1min记录一次温度值.根据实验数据绘制成图像(图乙),由图像可知盐冰的熔点为_______℃.在熔化过程中,盐冰水混合物的内能________(选填“增加”“减少”或“不变”).(3)实验过程中,发现烧杯外壁出现水珠,水珠是空气中的水蒸气________(填物态变化名称)形成的.(4)将装有0℃的冰水混合物的试管放在正在熔化过程中的盐冰水混合物中,试管中冰的质量将________(选填“增加”“减少”或“不变”).-8-2增加液化增加
实验2探究水沸腾时温度变化的特点2.用图甲装置做“观察水沸腾”的实验时.
(1)第1小组实验某时刻观察到的温度计的示数如图乙所示,此时水的温度是______℃.(2)第2小组观察到水沸腾时的现象是如图中的______(选填“丙”或“丁”)图.(3)操作及实验器材均无问题,第3小组继续用猛火加热,水的沸点会____________(选填“继续升高”“保持不变”或“先不变后升高”).92丙保持不变
(4)在“观察水的沸腾”实验中,四个实验小组测得水的沸点如表所示,分析表中的实验数据,说法正确的是_____.A.只有第4小组实验是成功的,因为水的沸点是100℃B.只有第2小组数据可以接受,因为实验总是存在误差C.只有第1小组数据不可以接受,因为他们的数据偏离100℃最大D.只要实验操作正确,数据真实,上述数据均有效D组别1234水的沸点/℃989998.5100
【解析】(1)由题图知,温度计上一个大格代表10℃,每一个小格代表1℃,此时的示数是92℃;(2)水沸腾之前,水下层的温度高于上层的温度,气泡上升过程中,气泡中的水蒸气遇冷液化成水,气泡变小,则图丁符合水沸腾前的现象;水沸腾时,整个容器中水温相同,水内部不停地汽化,产生大量的水蒸气进入气泡,气泡变大,图丙符合水沸腾时的现象;(3)水沸腾过程中不断吸收热量,但温度会保持沸点温度不变,继续用猛火加热,水的沸点会保持不变;(4)在实验中,只要操作正确,数据便是真实的,几组数据不同,是因为在测量过程中存在读数误差,还有水的沸点还受其上方气压的影响,故选D.
3.(2020·德州)如图甲所示,是小蕊同学探究“水沸腾时温度变化特点”的实验装置.
(1)图甲的实验装置,安装时应按照____________(选填“由上到下”或“由下到上”)的顺序;实验中除了图甲的器材之外,还需要的测量工具是________.(2)图甲装置中硬纸板的主要作用是__________________________.(3)小蕊用质量为m1的水做实验,根据记录的实验数据,绘出图乙中的a图线,由a图线可知:水沸腾时吸收热量,温度________.(4)若换用初温相同的质量为m2(m2>m1)的水做实验,得到的图线是图乙中的_____(选填“b”“c”或“d”).由下到上停表减少热量散失,缩短时间不变c
三、力学实验实验1测量固体的密度1.小王同学在溪边捡到了一块漂亮的鹅卵石,他用天平和量筒测量鹅卵石的密度.(1)他设计了下列实验步骤:①用调节好的天平测出鹅卵石的质量m;②向量筒中倒进适量的水,读出水的体积V1=15mL;③根据密度的公式,算出鹅卵石的密度ρ;④将鹅卵石浸没在量筒内的水中,读出鹅卵石和水的总体积V2.
他应采用正确的实验步骤顺序为_____(选填下列选项前的字母).A.①②④③B.①②③④C.②③④①D.②③①④(2)如图甲所示,小王在调节天平横梁平衡过程中的错误操作是______________________.A调平时游码没有归零
(3)小王纠正错误后,重新调节天平平衡并测量鹅卵石的质量,当天平平衡时右盘砝码和游码的位置如图乙所示,鹅卵石的质量为______g,由图丙和图丁可知鹅卵石的体积是______cm3,计算鹅卵石的密度为________g/cm3.(4)若鹅卵石磨损后,它的密度将________(选填“变大”“变小”或“不变”).(5)用量筒测量水的体积,读数时视线应与液体凹面的底部________,若小王在图丙中读数正确,图丁读数时视线俯视,所测得鹅卵石的密度将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).27102.7不变相平偏小
【解析】(1)测固体的密度时,应先测固体的质量、再测固体的体积,正确的实验步骤顺序为:①用调节好的天平测出鹅卵石的质量m;②向量筒中倒进适量的水,测出这些水的体积V1;④将鹅卵石浸没在量筒内的水中,测出鹅卵石和水的总体积V2;③根据密度的公式,算出鹅卵石的密度ρ,故选A;(2)托盘天平使用时,首先要调节横梁平衡,在调节横梁平衡前,要用镊子将游码移到标尺左端的零刻度线处,而在题图所示的调节横梁平衡的过程中,游码仍在标尺的中间,没有移到标尺左端的零刻线处;
2.喜欢书法的小明同学用压纸石块设计了如下测量与探究活动,如图所示.
(1)小明在学校用天平和量筒测量压纸石块的密度:①将托盘天平置于水平桌面上,游码移至零刻度线处,发现指针偏向分度盘右侧,他应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,直至横梁平衡;②将压纸石块放在天平的______(选填“左”或“右”)盘,在另一盘中增减砝码并移动游码,直至横梁再次平衡,此时砝码和游码如图a所示,则压纸石块的质量m=_________g;左左53.4
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②用体积不计的细绳系好石块,缓慢浸入水中直至刚好浸没,电子秤示数逐渐增大,则水对杯底的压力________,石块所受浮力大小________(均选填“增大”“不变”或“减小”),如图d所示,石块所受浮力大小为__________N;③小明将石块沉入杯底,松开细绳,电子秤示数如图e所示,则石块的重力为__________N;④小明测量的石块的密度为_____________kg/m3.(保留1位小数)增大增大0.2140.5342.5×103
【解析】(1)①天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度线处,指针偏向分度盘的右侧,天平的右端下沉,应将平衡螺母向相反的左侧移动;②将压纸石块放在天平的左盘里,砝码放在右盘里,由题图a知,压纸石块的质量为m=50g+3.4g=53.4g;③由题图c知,量筒分度值为1mL,石块的体积为V=60mL-40mL=20mL=20cm3;(2)②石块逐渐浸入水中,排开水的体积逐渐增大,受到水的浮力增大,因为力的作用是相互的,所以石块对水有向下的作用力,所以水对杯底的压力增大;比较分析题图c、d中电子秤的读数,得出的结论是:在液体的密度不变的情况下,物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关;
3.小萍周末在家陪妹妹测量橡皮泥的密度,聪明的小萍设计了两种方案.(1)方案一:选择天平、量筒、水和细线进行实验,操作过程按图A、B、C所示顺序进行,把天平放在________桌面上,游码归零后调节天平两端的平衡螺母,当指针指向中央刻度线的左端时,应当向______(选填“左”或“右”)调节平衡螺母使横梁水平平衡;水平右
(2)由图A、B可知橡皮泥的体积为______cm3;(3)由图C可知橡皮泥的质量为_________g,通过计算可知ρ橡=______________kg/m3;(4)方案一测得的橡皮泥密度________(选填“偏大”“偏小”或“准确”);1013.41.34×103偏大
(5)方案二:A.用弹簧测力计测出橡皮泥的重力G;B.将装满水的溢水杯放置在铁架台的支架M上,把弹簧测力计固定在铁架台上方,橡皮泥挂在弹簧测力计挂钩上,缓慢抬升支架M,使橡皮泥完全浸没在水中,溢水杯流出的水均滴入下方小杯中,如图E,待示数稳定后读出弹簧测力计示数为F1.(橡皮泥不接触容器底和容器壁);
C.再缓慢降低支架M,使橡皮泥露出水面(如图F),该过程中弹簧测力计的示数逐渐________(选填“变大”“变小”或“不变”).橡皮泥完全离开水面后,读出弹簧测力计示数为F2;(6)计算橡皮泥的密度,并推导出表达式ρ橡=________(结果用G、F1、F2、ρ水表示).变大
实验2测量液体的密度4.为了测量盐水的密度,实验小组的同学进行了如下的实验.(1)将天平放在水平桌面,再将游码调到标尺左端的____________处,发现指针停在如图甲所示的位置,应该将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,直到天平平衡.零刻度线左
(2)用天平称得盐水和烧杯的总质量为74.8g,然后将一部分盐水倒入量筒中,如图乙所示,再将烧杯放在天平上,称得剩余盐水和烧杯的总质量如图丙所示,由此可知:量筒中盐水的体积是______cm3,剩余盐水和烧杯的总质量是_________g,盐水的密度是________g/cm3.(3)实验结束后,实验小组的小南同学发现测量质量时都使用了同一个磨损了的砝码,这对测量盐水密度的结果________(选填“会”或“不会”)产生影响.另一位同学则发现量筒内液面上方的筒壁上有少许液滴残留,这会使测量所得的盐水密度比真实值________(选填“偏大”或“偏小”).3041.81.1不会偏大
(4)如何避免使用磨损了的砝码测量盐水的质量?小组同学设计了如下的测量方案:(已知水的密度为ρ水)①将两个相同的烧杯分别放在天平左、右托盘中,调节天平平衡;②向右盘烧杯中加水直到天平平衡;③将烧杯中的水全部倒入空量筒中,测出体积;④将盐水轻轻倒入左盘烧杯中;⑤计算盐水的质量.上述实验步骤正确的顺序为______________(选填上述步骤前的代码).①④②③⑤
5.小雯同学想知道酱油的密度,用天平和量筒做了如下实验:(1)将天平放在水平台面上,把游码移到左端____________处,发现指针指在分度盘中央的左侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调.零刻度线右45401.125×103(2)用天平测出空烧杯的质量为17g,在烧杯中倒入适量的酱油,测出烧杯和酱油的总质量如图甲所示,将烧杯中的酱油全部倒入量筒中,酱油的体积如图乙所示,则烧杯中酱油的质量为______g,酱油的体积为______mL.酱油的密度为_______________kg/m3.
(3)小雯用这种方法测出的酱油密度偏____(选填“大”或“小”).(4)完成上述实验后,小雯又尝试用刻度尺测量某液体的密度:如图丙所示,将带有阀门的“U”形管竖直倒置,两个管口分别插入盛有水和某液体的烧杯中,打开阀门,从抽气口抽出适量的空气,待两管中的大>0.9×103液面升高到一定高度时,关闭阀门,测量出管内外水的高度差h1=7.2cm、某液体的高度差h2=8.0cm,若当时外界大气压为p0,实验中“U”型管内的气体压强为p,则p0____p(选填“>”“=”或“<”),待测液体的密度为ρ液=___________kg/m3.
6.为了测量椰奶的密度,丽丽从实验室找来了天平和量筒进行以下实验:(1)如图甲,将待测椰奶倒入烧杯中,将天平放在________台面上,用已调好的天平测得烧杯和椰奶的总质量为_________g;水平72.2
(2)将烧杯中的椰奶倒出一部分到量筒中,如图乙,量筒中椰奶的体积是______cm3;(3)用天平测量剩余椰奶和烧杯的总质量,如图丙,则倒出的椰奶的质量为_________g,由此可知椰奶的密度是______________kg/m3;(4)若在步骤(2)中,量筒内壁上沾了几滴椰奶,则丽丽测得椰奶的密度将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);4044.81.12×103偏大
(5)同桌小敏看到实验室有溢水杯,她想利用溢水杯和量筒、泡沫、还有某复合材料做成的物块A(密度为ρ)来测量椰奶的密度.步骤如图:a.在溢水杯中装满椰奶;b.把泡沫块轻轻放入溢水杯中使之漂浮在液面上,收集排开的液体,用量筒测出溢出的椰奶的体积为V1;
c.继续进行实验,用细线拴住复合材料物块轻轻放入溢水杯中,直至物块下沉至杯底,继续收集溢出的椰奶,全部倒入量筒中,量筒内椰奶的体积增大至V2;d.取出物块A并轻轻放置在泡沫块上方,泡沫块和物块A漂浮在液面上,继续收集溢出的椰奶,并全部倒入量筒中,量筒内椰奶的体积增大至V3,根据上述实验过程,请完成下列问题:①椰奶的密度为________________(用题目给出的字母表示);②在步骤d中,将复合材料物块A从椰奶中取出,放在泡沫上方时,若该物块A沾上了一些椰奶,则会导致测得的椰奶密度________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).不变
②在步骤d中,将复合材料物块A从椰奶中取出,放在泡沫上方时,若该物块A沾上了一些椰奶,会导致GA增大,从而GA+G泡沫也增大,增大的部分为A上沾有的椰奶重力,则排出椰奶的总体积V3偏大,偏大的部分等于沾有的椰奶部分的体积,则沾上了一些椰奶不会影响计算结果,根据表达式可知计算出的椰奶密度不变.
实验3探究液体内部的压强7.在研究液体压强的实验中,小强进行了如图所示的操作.(1)实验前,应调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的液面________,小强用手无论轻压还是重压金属盒的橡皮膜,U形管两端的液面高度变化不明显,说明该压强计的气密性______(选填“好”或“差”);相平差
(2)比较图甲与图______,可探究液体压强与深度的关系,由此可得出结论:同种均匀液体中,深度越深,压强越______.(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择图______与图丁进行对比,由此可得出结论:液体压强与盛液体的容器的形状________(选填“有关”或“无关”).(4)在图丙中,固定U形管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位,由此可得出结论:液体向各个方向的压强大小________;图乙与图丙进行对比可知,深度相同时,液体密度越大,液体压强越______.乙大乙无关相等大
8.如图所示,U形管内装有适量清水.进行下列实验,用U形管压强计“探究影响液体内部压强的因素”.
(1)U形管压强计_______(选填“是”或“不是”)连通器,使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的水面能灵活升降,则说明该装置_______(选填“漏气”或“不漏气”).(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,可通过______(选填序号)方法进行调节.①从U形管内向外倒出适量水;②拆除软管重新安装;③向U形管内添加适量水.在实验中通过比较U形管两边的液面高度差来比较液体压强的大小,这种实验方法叫做__________.不是不漏气②转换法
(3)在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时,记录的部分实验信息如下表:根据表中信息可得出结论:在同种液体内部,液体压强随着深度的增加而________(选填“增大”或“减小”).增大实验次数液体液体深度h/cmU形管两侧液面的高度差Δh/cm15.04.9210.09.73水15.014.6
(4)在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时,小明把金属盒分别浸入到A、B两种液体中,如图乙所示,小明得出结论:A液体密度较大.你认为他的结论________(选填“正确”或“不正确”),原因是______(选填序号).①没有控制金属盒在液体中的深度相同②金属盒在A液体中深度小,而U形管两边液面高度差较大正确②
(5)小明将液体压强计进行了改造,如图丙所示.当两金属盒置于空气中时,U形管水面相平.现将两金属盒分别放在C、D容器内,容器内盛有密度分别为ρ1和ρ2的两种液体,当两金属盒所处的深度相同时,U形管中的左右水面高度差为5cm,则ρ1______ρ2(选填“>”“<”或“=”),左右橡皮管内气体压强相差_______Pa.【解析】(1)U形管本身是一个连通器,但与压强计的探头连接后,一端被封闭,不符合“上端开口,底部连通”这一特点,因此,不是连通器,压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中液体能灵活升降,则说明装置不漏气;>500
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),故②正确,压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强的大小,这种方法叫转换法;(3)比较题表格数据可知,实验是控制液体的密度相同,随着液体深度的增加,观察U形管两侧的液面高度差变大,说明在同种液体内部,液体压强随着深度的增加而增大;
(4)在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时,小明把金属盒分别浸入到A、B两种液体中,如题图乙所示,小明得出结论:A液体密度较大.他的结论是正确的,由题图乙可知,金属盒在A液体中深度小,而U形管两边液面高度差较大,根据液体压强公式p=ρgh可知,A液体密度较大,故选②;(5)由题图丙可知,压强计的金属盒在两液体中的深度是相同的,而U形管中液面的高度左边小于右边,说明C中的压强更大,根据p=ρgh可知C液体的密度更大,左右橡皮管内气体压强相差:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa.
实验4浮力相关实验9.小华在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计,底面积为100cm2的实心圆柱体金属块,相同的大烧杯若干,水,密度未知的某种液体,细线等.(1)小华进行了如图所示的实验:A步骤所示弹簧测力计的示数为________N;用弹簧测力计挂着金属块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在下表中:2.7
实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.42.32.22.22.3
(2)在实验步骤D中金属块所受浮力F浮=________N.(3)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟______________________有关;分析实验步骤___________,可以说明浮力大小跟液体密度有关.(4)小华用表格中的数据算出了金属块的密度是_____________kg/m3,某种液体的密度是_____________kg/m3.(5)小华还算出了步骤B中金属块下表面受到水的压强是______Pa,并发现步骤B、C、D中金属块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐________(选填“增大”或“减小”).0.5物体排开液体的体积A、E、F5.4×1030.8×10330增大
(1)图1乙中弹簧测力计的读数是________N,此时物体受到的浮力大小为________N;(2)由图1中的______________________两幅图可知,物体受到的浮力大小跟物体浸没在水中的体积有关;由图1中的丙、丁两幅图可知,浸没在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸没在水中的深度________(选填“有关”或“无关”);此次实验采取的实验方法是_____;A.模型法B.控制变量法C.等效替代法2.40.6乙、丙(或乙、丁)无关B
(3)同组的小霞利用上述器材继续研究浮力的大小与液体密度的关系,其操作过程如图2所示.在实验的过程中小霞发现:无论物体浸没在哪种液体中,弹簧测力计的示数总是不稳定.请你帮助她分析这其中的原因可能是_____(选填选项前的字母,只有一个选项正确);A.液体的密度不同B.物体的重力在改变C.实验过程中手会轻微抖动C
(4)在实验过程中小霞惊喜地发现浸没在盐水中弹簧测力计示数为0.8N,可算出盐水的密度为_____________kg/m3;(5)小霞还想到,如果在弹簧测力计1N的位置标上水的密度,在弹簧测力计0.8N的位置标上盐水的密度,再把该物体分别浸没在密度不同的液体中,按照上述方法分别标上密度值,就可以把弹簧测力计改成一个液体密度秤,该密度秤测得最大密度值应该是_____________kg/m3.用该密度秤测量某液体密度时,若物块没有完全浸没,而是有一部分体积露出液面(物块不接触容器底部),则所测出的液体密度值会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);1.1×1031.5×103偏小
0.6偏大
【解析】(1)由题图1乙知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.4N;由题图1甲知,弹簧测力计的示数为3N,即物体所受的重力为3N,物体受到的浮力为F浮=G-F=3N-2.4N=0.6N;(2)探究物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积关系时,应控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,故应选择题图乙、丙(或乙、丁);由题图丙、丁可知,浸在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的深度无关;影响浸在液体中物体所受浮力大小的因素有:液体的密度、物体排开液体的体积,要探究某一因素对物体所受浮力大小的影响,应控制一个因素不变,而改变另一个因素,故B符合题意;
11.如图所示是小超同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形.(1)操作顺序最佳的是_____.A.乙丙甲丁B.乙甲丙丁C.甲丁乙丙D.乙丙丁甲B
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示,则空桶A受到的浮力为_____N.(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力________(选填“大于”“小于”或“等于”)桶A受到的浮力.(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,小超若发现桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,造成这种结果的原因可能是:_________________________________________________________.2等于溢水杯中没装满水,桶A开始进入水中时排开的水没有溢出来
(5)接着小超同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第_____次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越______(选填“深”或“浅”).3深次数1234桶A与沙子的总重力/N2.42.83.23.4桶B与水的总重力/N4.04.44.65.0
(6)小超同学进一步探究,他将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为______________(用题中所给和所测物理量的字母表示).(7)小超将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图戊所示,在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将________(选填“变大”“变小”或“不变”),电子秤的读数将________(选填“变大”“变小”或“不变”).不变不变
【解析】(1)要探究阿基米德原理,即要探究F浮和G排的关系,根据题图示可知,该实验中是用漂浮条件测出桶A受到的浮力,即F浮=GA,需要测桶A的重力,而测排开水的重力时,根据G排=G总-G桶B,需要测出桶B的重力、桶B与溢出水的总重力,即先测G桶B再测G总,考虑到实验操作的方便性,应先测桶B的重力,并把它放在溢水杯的正下方,再测桶A的重力,测完之后再将桶A放入溢水杯中处于漂浮状态,最后测桶B与溢出水的总重力,所以合理的顺序为乙甲丙丁,故选B;(2)由题图甲知,桶A的重力为2N,题图丙中桶A在溢水杯中处于漂浮状态,则桶A受到的浮力:F浮=GA=2N;
(3)由题图乙知,桶B的重力为1.6N,题图丁中桶B和溢出水的总重力为3.6N,桶A排开水的重力G排=G总-G桶B=3.6N-1.6N=2N,所以比较可知F浮=G排,即桶A排开水的重力等于桶A受到的浮力;(4)桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,G排偏小,说明收集到的水较少,可能是溢水杯中没装满水,桶A开始进入水中时排开的水没有溢出来;(5)往桶A中加入沙子进行实验时,装有沙子的桶A在水中仍然处于漂浮状态,则排开水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的总重力,第三组数据中G排=G总B-G桶B=4.6N-1.6N=3N,不等于桶A与沙子的总重力3.2N,则该组数据是错误的,沙子越多,
(7)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变;由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变.
实验5探究杠杆的平衡条件12.(2020·自贡)小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验,已知每个钩码重0.5N.(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡.你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是________________.右便于测量力臂
(2)图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂_____个钩码.2
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,仍使杠杆水平位置平衡,测力计的拉力为_____N;若在C点改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然水平位置平衡,则测力计的读数将________(选填“变大”“变小”或“不变”),若此时斜向右上方的测力计与竖直方向间的夹角为60°,杠杆在水平位置平衡时,测力计的读数为_____N.1变大2
四、伏安法实验实验1探究电流与电压的关系1.小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时,准备了以下器材:干电池(1.5V)两节,电流表(0~0.6A0~3A)、电压表(0~3V0~15V)、滑动变阻器(20Ω2A)、定值电阻(5Ω)、开关一个、导线若干.根据图甲所示的电路图进行实验.
(1)用笔画线代替导线,按照图甲所示电路,将图乙中的实物图连接完整.
(2)连接电路.闭合开关前,滑动变阻器滑片P应处于_____(选填“A”或“B”)端.(3)闭合开关,发现电流表无示数,电压表指针有明显偏转,原因可能是________________.(4)实验过程中,要使电压表示数逐渐变大,滑动变阻器滑片P应向______(选填“左”或“右”)移动.B定值电阻断路左
(5)实验过程中,电流表的示数如图丙所示,此时电路中的电流为________A.(6)实验中通过调节滑动变阻器滑片P,测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表所示.老师看后说其中一次是错误的.帮小明分析出错的是第____次,原因是__________________________________.0.31电压最小是0.6V,电流为0.12A实验次数123456电压U/V0.51.01.52.02.53.0电流I/A0.10.20.30.40.50.6
(2)在连接电路的各元件时,开关应处于________状态;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于电阻最大端,这样可以起到____________的作用.(3)开关闭合后,小王发现电流表的指针在零刻度左端,如图乙所示,其原因是_____(选填“A”或“B”).A.电流表没调零B.电流表正负接线柱接反了断开保护电路B
(4)排除故障后,小王同学按正确步骤测出了多次实验的数据如下面的表格所示:第4次实验时电压表示数如图丙所示,为________V;根据表格中的数据可以得出的结论是保持________不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比.2.5电阻正实验序号1234电压/V0.51.21.8电流/A0.100.240.340.5
【解析】(1)要求滑动变阻器的滑片向左滑动时电流表的示数变小,即电阻变大,则需将滑片右侧电阻丝串联连入电路中,如答图所示;(2)在连接电路的各元件时,开关应处于断开状态;闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于电阻最大端,这样可以起到保护电路的作用;(3)开关闭合后,即在有电流通过时,小王发现电流表的指针在零刻度左端,如题图乙所示,即反向偏转,说明电流表正负接线柱接反了,选B;(4)由题图丙可知,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.5V;由题表中数据知,考虑到误差因素,当电压变为原来的几倍,通过的电流变为原来的几倍,故根据题表格中的数据可以得出的结论是保持电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
实验2探究电流与电阻的关系3.(2020·遂宁)小红与小刚实验小组在探究“电流与电阻的关系”实验时,选择的实验器材有:电源(电压恒定为3V)、电流表、电压表、开关、电阻箱、滑动变阻器(规格为“20Ω2A”)和导线若干.(1)图甲是他们设计的实验电路图,小刚根据电路图连接了如图乙的实验电路,小红检查时发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,用笔画线代替导线正确连接(注意:导线不能交叉).
(2)改正错误后,他们将滑动变阻器阻值调到最大,电阻箱阻值调到5Ω,闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,造成这一现象的原因可能是______________(写出一条即可).电阻箱断路
(3)排除故障后进行实验,得到第一次实验数据如表,接着他们将电阻箱阻值调到10Ω,闭合开关,调节滑片,直到电压表的示数为_____V,此时电流表的示数如图丙所示,读数为________A.(4)第三次实验,电阻箱接入电阻如图丁所示,读数为______Ω.20.220电阻R/Ω510电流I/A0.40.1
(5)分析表中数据得出的结论是:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成________.(6)为了验证以上规律的可靠性,可以测量更多组数据,但电阻箱接入电路的阻值不得超过______Ω.【解析】(1)题图乙中电阻箱被短路,应该将电阻箱串联在电路中,电压表并联在电路中,如答图所示;(2)电流表无示数说明电路可能断路,电压表有示数说明电压表两端与电源两极相连,因此电路故障可能为电阻箱断路;反比40
4.(2020·达州)在“探究电流与电阻的关系”的实验中,提供的器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R1(5Ω)、R2(10Ω)、R3(15Ω)、R4(20Ω)、R5(25Ω),标有“50Ω1A”的滑动变阻器R、电压表(可用量程:0~3V、0~15V)、电流表(0~0.6A)、开关各1只,导线若干.(1)小赵同学设计了如图甲所示的实验电路,电路连接完毕,闭合开关S,发现电流表有示数,电压表无示数.若电路故障只出现在R1和R上,则电路故障是__________.R1短路
(2)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移到最______端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,电流表的示数应为________A.(3)分别用定值电阻R2、R3、R4、R5依次替换R1,重复(2)的实验步骤.根据实验所得的五组数据绘制出I-R图像,如图乙所示,由图像可得出的结论是:________________________________.(4)完成步骤(2)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,用R2替换R1,闭合开关,发现电压表示数________(选填“大于”或“小于”)2.5V,应向______(选填“左”或“右”)移动滑片P才能达到实验要求.右0.5电压不变时,电流与电阻成反比大于右
(5)为完成该实验探究,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为_____Ω.(6)在使用电阻R1、R5完成实验的过程中,当电压表示数为2.5V时,滑动变阻器R消耗的电功率分别为P1、P5,则P1∶P5=________.【解析】(1)若R断路,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;若R短路,电压表测电源电压,电流表有示数,不符合题意;若R1断路,电流表没有示数,电压表串联在电路测电源电压,电压表有示数,不符合题意;若R1短路,则电流表有示数,电压表没有示数,符合题意,故若电路故障只出现在R1和R上,则电路故障是R1短路;45∶1
(2)排除电路故障后,为保护电路,将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处即最右端;由题可知,第1次实验所用的电阻R1=5Ω,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,由题图乙知,电流表的示数应为0.5A;(3)根据实验所得的五组数据绘制出的I-R图像知,电流与电阻之积为:UV=IR=0.5A×5Ω=……=0.1A×25Ω=2.5V,电压为一定值,故由图像可得出的结论是:电压不变时,电流与电阻成反比;(4)完成步骤(2)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,用R2替换R1,因电阻变大,根据串联分压原理可知,其分得的电压增大,即电压表示数大于2.5V;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理可知,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片P应向右端移动才能达到实验要求;(5)定值电阻两端的电压控制为2.5V不变,由串联电路电压的规律得滑动变阻器两端的电压为:U2=U-U1=4.5V-2.5V=2V,滑动变阻器两端的电压为定值电阻两端电压的0.8倍,当定值电阻最小为5Ω时,对应的滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为R=0.8R1=0.8×5Ω=4Ω;
(6)把5Ω和25Ω的电阻分别接入电路,因控制电阻两端的电压不变,由欧姆定律U=IR可知,电流与电阻成反比,故通过R1、R2的电流之比I1∶I5=R5∶R1=25Ω∶5Ω=5∶1;由串联电路电压的规律知,两次通过滑动变阻器两端的电压也不变,根据P=UI,电压不变时,电功率与电流成正比,故P1∶P5=5∶1.
实验3测量定值电阻的阻值5.(2020·无锡)小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω1.5A)、电阻箱(0~9999Ω5A)各一个,待测电阻R1、R2,导线若干.
(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至______________.(2)①图乙是他们连接的测量R1阻值的部分电路.请用笔画线代替导线,将电路连接完整.②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最______(选填“左”或“右”)端.零刻度线处右
③在正确完成上述操作后,闭合开关移动滑片P,当电流表示数为0.2A时,电压表示数如图丙所示,则电阻两端的电压为________V.多次实验所测量的结果如表所示,则R1的阻值为________Ω.0.42.1实验序号电压表示数U/V电流表示数I/A电阻R1/Ω①0.2②0.60.3③0.880.4
④测量R1阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电流来测量,这样做的理由是:___________________________________________________________________________________________________________________________.电阻随温度的升高而变大,根据Q=I2Rt可知,在电阻一定时,电流越小,通电时间越小,电流产生的热量越小,对电阻的阻值影响较小
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6.在测量阻值约为5Ω的定值电阻Rx的实验中,小明用如图甲所示的器材进行实验,电源电压保持不变.(1)如图甲所示,在图中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小.
(2)小明把最后一根导线连接完毕后,看到电压表和电流表立即都有较大示数,他在实验操作中的两处错误是__________________________和___________________________________.(3)在实验中出现:电流表有示数,电压表示数为0的现象,其故障可能是_____.A.电流表的正、负接线柱接反B.电压表的量程选小了C.电阻Rx发生了短路D.把滑动变阻器下端两接线柱连入电路连接电路过程中开关没有断开滑动变阻器的滑片没有位于阻值最大处C
(4)改正错误后,小明改变Rx两端的电压和电流.两次测得的电阻值分别为R1=5.1Ω,R2=5.3Ω,第三次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图乙所示,则R3=________Ω,实验测得的电阻值应为Rx=________Ω.(结果保留一位小数)(5)若将图甲中的电阻换为小灯泡,当滑动变阻器接入电路的电阻变小时,电压表与电流表示数的比值将________(选填“变大”“变小”或“不变”).5.05.1变大
【解析】(1)滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小,即滑片右侧电阻丝连入电路中,电源电压为3V,电压表选用小量程,与电阻并联.实物连接如答图所示;(2)将最后一根导线连接完毕后,发现电流表和电压表都有较大的示数,其原因可能是:在连接电路时,开关没有断开;滑动变阻器的滑片没有位于阻值最大处;(3)电流表有示数,说明电路为通路,电压表示数为0,则与电压表并联的电阻Rx可能短路了,而导致电压表与导线并联了,故选C;
实验4测量小灯泡的阻值7.用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻实验中,电源电压恒为3V,小灯泡L标有“2.5V”字样,滑动变阻器标有“10Ω0.5A”字样.(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路正确连接完整.要求:滑动变阻器的滑片P向左移,小灯泡的亮度变亮.
(2)连接好电路,闭合开关,观察到小灯泡L不发光,电压表示数为零,移动滑片仍如此.将电压表分别正确并联在AB、BC、CD两端,发现UAB=UCD=0,UBC>0.由此可知,发生故障的是______(选填“AB”“BC”或“CD”)断路.BC
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表的示数为2.4V时,应该向______(选填“左”或“右”)移动滑片P才能测得小灯泡正常工作时的电阻,小灯泡正常工作时电流表示数如图乙所示,为_________A,则小灯泡正常工作时的电阻为________Ω(除不尽则保留一位小数).左0.288.9实验次数电压表示数U/A电流表示数I/A电阻R/Ω11.000.1421.700.2232.50
(4)分析表格中的实验数据发现小灯泡的电阻在变化,这是因为________在影响灯丝电阻.细心的小君发现小灯泡内壁变黑,是因为高温的钨蒸气遇冷________(填物态变化名称)形成的.(5)小君同学只用电阻箱替换小灯泡,其他不变,继续探究“电流与电阻的关系”,每次调节滑片P使电压表示数均为2.5V.在保证电路安全的前提下,为了能完成实验,电阻箱接入电路的阻值范围为_________Ω.温度凝华5~50
8.小明和同学利用电压表和电流表“测量小灯泡的电阻值”(已知小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格是“1A30Ω”),实验电路图如图甲所示:(1)按图甲所示的电路图,将图乙中的电压表正确连入电路(用笔画线代替导线).
(2)在连接电路前,开关应断开;连接电路后,滑片P应移到_____(选填“a”或“b”)端再闭合开关;实验中,当滑片P移到某一位置时,电压表V和电流表A示数如图丙所示,则此时小灯泡的阻值为_____Ω.(3)小明在实验时,小灯泡突然熄灭,检查发现电流表的示数为零,电压表的示数接近电源电压,请你帮小明分析电路的故障可能是:______________.b9小灯泡断路
(4)若小红同学想用已连好的电路“测小灯泡的额定电功率”,请你帮她把主要的实验步骤补充完整:①移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为________V时,读出电流表的示数;②利用原理:_________计算出小灯泡的额定电功率.(5)同组的小刚找来了几个定值电阻替代小灯泡,想探究“电流与电阻的关系”,此实验要用____________法,所以他移动滑动变阻器的滑片P使电压表示数始终为2V,那么他使用的定值电阻最大就不能超过______Ω.2.5P=UI控制变量60
实验5测量小灯泡的电功率9.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω).(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整.
(2)连接完电路后闭合开关,发现电压表的示数接近电源电压,反复移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数基本不变.发生故障的原因可能是滑动变阻器________或小灯泡________.(均选填“短路”或“断路”)(3)为了能够顺利完成实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用_____.A.“10Ω0.5A”的滑动变阻器B.“50Ω0.5A”的滑动变阻器短路断路B
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向_____(选填“A”或“B”)端移动.根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像(如图丙所示).分析图像可知:小灯泡的额定功率为__________W,实验中观察到:当小灯泡两端的电压低于0.5V时,小灯泡不发光,根据图像分析其原因是________________________.(5)若将这只小灯泡与阻值为15Ω的定值电阻串联在电压为4.5V的电源两端,则这只小灯泡的实际功率为________W.B0.625小灯泡的实际功率太小0.3
10.图甲是“测量小灯泡的电功率”的电路图,图乙是“测量小灯泡的电功率”的实验电路,其中电源为三节一号干电池,小灯泡的额定电压为3.8V,灯丝电阻约10Ω,滑动变阻器标有“10Ω1A”字样.(1)对照图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,将图乙所示的滑动变阻器正确接入电路.(要求:滑片向右移动时小灯泡变暗)
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P调到_____(选填“a”或“b”)端;在此实验中,滑动变阻器的作用除了保护电路,还能________________________.(3)当闭合电路的开关时,小灯泡特别亮,结果烧坏小灯泡,出现这种现象的原因是____________________________________,小灯泡熄灭后电压表的示数等于________V.b改变小灯泡两端的电压滑动变阻器的滑片未移至阻值最大处4.5
(4)排除故障,换上规格相同的小灯泡后,调节滑动变阻器,测得如上表中的三组数据,其中第二组数据的电流表示数如图丙所示,则通过小灯泡的电流为_________A,额定功率是__________W.(5)按1、2、3次实验顺序观察到小灯泡越来越亮,根据观察到的现象和表格中的数据总结出结论:“小灯泡的实际功率________,小灯泡越亮”.0.381.444越大实验次数电压U/V电流I/A13.30.3223.834.30.44