控制变量法与探究性实验方案知识点题库

如图所示，在两个相同的烧杯中分别盛有质量、初温都相等的水和牛奶，用两个相同酒精灯对其加热．

（1）加热过程中，发现要使它们上升相同的温度，需给水加热的时间要长一些，这是因为
（2）停止加热后，在相同时间内，盛有的烧杯（填“水”或“牛奶”）温度下降得快些．若要使其温度下降不至太快，请说出一种方法：

如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同．
（1）比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验；
（2）酒精的热值为3.0×10⁷J／kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J．

小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他猜想物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与斜坡与水平面的夹角的大小有关。为了验证猜想，小明将两块与水平面平滑连接的长木槽分别以与水平面一定夹角α、θ固定，如图所示，将右边的木槽作为实验研究的斜坡。让一金属小球从左边的木槽上同一高度处静止滚下，分别冲上与水平面的夹角不同的粗糙程度相同的右边的斜坡，测得的数据记录如下表：

次数	1	2	3
斜坡与水平面夹角θ	10°	30°	53°
向上冲的最大距离s/m	0.50	0.40	0.36

① 根据表中数据可知：同一物体以相同的初始速度冲上与水平面的夹角不同的粗糙程度相同的斜坡，。
② 小明觉得自己的实验中还有不足之处，他又用粗糙程度与木槽不同的塑料槽、钢槽，重复做猜想实验，目的是。

实验小组的同学为了探究影响电流产生热量的因素，准备了两个相同的烧瓶，内装质量相等的煤油，两个带有橡胶塞的规格完全相同的温度计，三个规格完全相同的滑动变阻器，四根阻值不同（R₁>R₂；R₃=R₄）的电阻丝，以及电源、开关、导线等。两个实验小组的同学根据现有的实验器材，分别设计了如图19甲、乙所示两个方案。
（1）甲方案可探究当和通电时间一定时，电流产生的热量跟电阻的关系。闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是温度计。（选填“A”或“B”）。
（2）乙方案可探究当电阻和通电时间一定时，电流产生的热量跟的关系。闭合开关，通电一段时间后，温度升高较多的是温度计。（选填“C” 或“D”）。

小黄同学对市场上热卖的自发热内衣的宣传产生了质疑．他认为，能量不能凭空产生，如果内衣发热，其内能一定是通过其它能的转移或转化而来的．接着在查阅资料发现：发热内衣的原料是一种特殊纤维材料，当它吸收人体散发的水分时，纤维分子中的亲水基团与水分子结合，水分子的动能降低，同时转换为热能释放出来．为此小黄设计实验进行验证：将三块相同的标有发热字样内衣样品烘干后取出放到室内，并将三个测温探头放入三块样品的相同位置，室内温度保持20℃不变．由于室内空气湿度较大，内衣开始吸湿．经过半小时的数据记录发现，三块内衣样品的升温幅度最高不超过4℃，半小时平均升温值小于3℃．

请问：

（1）小黄选用三块相同的内衣样品做实验，其目的是
（2）样品内衣增加的内能是能转化而来的
（3）为了进一步探究不同的纤维吸湿发热性能的高低，本实验将如何改进？

为了研究“电荷间相互作用的规律”及“电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”，小聪将一个带正电的物体Q固定在绝缘支架上，然后将挂在丝线上的带正电的小球分别悬挂在A、B、C处，从而比较带电小球所受作用力的大小（如图所示）

（1）带电小球所受作用力的大小是通过显示出来的．
（2）根据实验现象，结合实验研究的目的，你可以得出如下两条结论：
① ②．

为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，某同学做了如下实验．在4个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热．下表是他们的实验记录，请根据实验记录的数据分析概括有关实验结论．

烧杯号	液体	质量/m	初温/℃	末温/℃	加热时间/min
1	水	300	20	30	12.3
2	水	150	20	30	6.2
3	煤油	300	20	30	6.1
4	煤油	300	20	25	3.1

（1）比较1号烧杯和3号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：
（2）比较1号烧杯和2号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：
（3）比较3号烧杯和4号烧杯的实验记录，可以得出的初步结论是：
（4）根据以上三条初步结论进行概括，可以形成总的结论是：．

阅读短文，回答问题：

双金属片温控器

电饭煲、电熨斗、电热暖手宝等家用电热器具的基本结构中均有电热元件和温控器，温控器大多采用双属片温控元件，起接通和断开电路的作用．

双金属片是利用两种温度膨胀系数相关较大的金属材料叠压组合而成的，当温度升高时，膨胀系数大的金属层会向膨胀系数小的金属层弯曲．

双金属片温控器可分为常闭触点型和常开触点型两种，常闭触点型工作原理如图甲，常温下，双金属片端部的触点与弹性铜片上的触点相接触，温控器接通电路，电热元件发热，双金属片受热弯曲，当温度长高到一定值时，双金属片端部的触点与铜片触点分离，电路断开，电热元件散热，温度降低，双金属片恢复原状，电路再次接通，如此反复能控制被加热物体的温度，如图乙所示的常开触点型温控器工作情况与前者相反，常温下电路是断开的，双金属片受热升温会使电路接通．

（1）温控器实质上就是一个受温度控制的（电源/开关/用电器）．
（2）电饭煲将饭煮好后还能使饭保温，即当饭变凉时再自动接通电源加热，温度较高时又停止加热，其中的温控器应采用如图（甲/乙）所示的类型．
（3）如图甲和乙所示的两种类型的温控器而言，关于双金属片上下两层金属材料的温度膨胀大小的比较，下列说法正确的是

A . 甲图中上层较大，乙图中下层较大 B . 甲图中下层较大，乙图中上层较大 C . 甲图和乙图中均是上层较大， D . 甲图和乙图中均是下层较大
（4）如图甲所示的常闭触点型温控器中，常温下弹性铜片的弹性势能应比触点分离时的（大/小）．
（5）电热元件若直接与220V直流电源相连，电功率为1000w，当它与温控器串联并与220V直流电源相连时，电热元件两端电压与时间关系图象如图丙，如此工作2小时消耗的电能为kW•h．

珍珍察到电风扇、台灯等有个大而重的底座，可使它们不易翻倒．物体的稳定程度（稳）与哪些因素有关呢？她猜想：可能与物体所受的重力大小、重心高低及支持面的大小有关．

如何比较物体的稳度大小呢？她发现，让不同的物体倾斜相同的角度时，有的物体翻倒，有的物体不翻倒，翻倒的说明其稳度较小．于是，她将物体放在表面粗糙的水平木板上，让木板绕O点转动，通过观察物体刚好翻倒时木板转过的角度的大小（物体不滑动）来比较物体稳度的大，如图甲．在探究物体的稳度大小与物体重心高低的关系时，她制作了三块重相同、外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，如图乙中的①、②、③．实验时，将它们依次放在木板上，分别记下让它们刚好翻倒时，木板转过的角度的大小，实验记录如表．

实验次数	1	2	3
重心离支持面高度	低	中	高
物体刚好翻到时木板转过的角度	大	较大	小
稳度	大	较大	小

（1）物体刚好翻倒时木板转过的角度越小，间接反映了物体的稳度越（大/小）．
（2）在以上探究稳度大小与重心高低关系的实验中，应控制物体所受的和不变，这种实验方法叫法．
（3）实验现象表明，物的重心，其稳度越大．
（4）依据以上结论，卡车装货时，应把重的货物装在（上/下）层，可使货物不易翻倒．

小明在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使它沿水平长木板匀速滑动，从而测出摩擦力；改变放在木块上的砝码，从而改变木块与长木板之间的压力；把棉布、毛巾等铺在长木板上，从而改变接触面的粗糙程度。

（1）观察三个实验，比较甲图和图所示实验，说明摩擦力大小与作用在物体表面的压力有关。
（2）观察三个实验，比较甲图和丙图所示实验，说明在相同时，接触面越，摩擦力越大。
（3）小明在进行乙图中实验时，改变放在木块上的砝码，通过多次实验得到摩擦力F_摩与作用在物体表面的压力F_压的关系图线如丁图所示由图可知：F_摩＝ F_压。当木块与砝码的总重力为6Ｎ时，木块在长木板上滑动时受到的摩擦力为 N。

在探究“比较不同物质吸热能力”的实验中：

（1）在两个完全相同的烧杯中分别装入、初温都相同的水和煤油（选填“质量”或“体积”）．
（2）实验中选择相同规格的电加热器，可以认为在相同时间内水和煤油相同，然后比较的方法来完成探究实验的．
（3）根据实验测得的数据分别描绘出了水和煤油两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图所示，则的吸热能力更强，因此“暖手宝”中装的储热液具有的比热容．（选填：“较大”或“较小”）
（4）由图象可得煤油的比热容为J/（kg•℃）

为了比较铜和铝的导热性能，小明选取了粗细均匀、横截面积、长度均相同的U形铜棒和铝棒进行实验.小明认为导热性能无法直接测量，他首先将问题转化为研究可直接测量量之间的关系，并类比所学知识定义了一个物理量k，来衡量物质的导热性能.在此基础上进行实验并成功比较出哪种材料导热性能更好.小明的实验装置示意图如图甲所示.他将铜棒的一端放入烧杯内持续沸腾的水中，铜棒的另一端放入试管内25℃的冷水中，每隔50s测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图像①.换成U形铝棒后，小明按照同样的实验方法，在相同的实验条件下，每隔50s测量一次试管内水的温度并记录，依据实验数据绘制了图乙中的图像②.

根据以上信息，回答下列问题：

（1）在这个实验中，用来衡量导热性能的物理量k是（）

A . 时间 B . 温度 C . 温度的变化量 D . 单位时间内温度的变化量
（2）可推断出此实验中（铜棒/铝棒）的导热性能更好.

某学习小组在探讨影响导体电阻大小因素时，找资料发现在导体材料和粗细相同时，其电阻与长度成正比，即可以用下述表达式表示：R=kx，其中k为比例常数，x为导体的长度，于是他们用下面的器材：电压恒定的电源、开关、粗细均匀镍铬合金丝、电压表等及图示电路来探究此问题，图中AB为镍铬合金丝，P为活动端，右侧为实物连线图。

（1）他们的实验方法是控制了不变。
（2）调节镍铬合金丝上的滑动片，电压表的示数(填“能”或“不能”)反映导体AP间电阻的变化，理由。
（3）要完成此实验，除了记录电压表示数外，还需要的测量器材是。

小明同学做“探究实心均匀圆柱体对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关”的实验。他把由A、B、C三种不同材料制成的若干个实心均匀圆柱体分别竖直放置在同一水平沙面上，进行了多次实验，并记录了有关数据，如下表所示。实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，通过比较，发现沙面的凹陷程度有相同也有不同，实验序号1、2与3凹陷程度相同且最大，4、5与6凹陷程度相同且其次，7、8与9凹陷程度相同且最小。

（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：同种材料制成的实心均匀圆柱体，高度相同时，它对水平地面的压力的作用效果也相同，与底面积的大小（选填“有关”或“无关”）。
（2）分析比较实验序号1、4与7（或5与8或6与9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：同种材料制成的实心均匀圆柱体，高度越高，它对水平地面的压力的作用效果就越。
（3）分析比较实验序号的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当实心均匀圆柱体的高度相同时，材料的密度越大，它对水平地面的压力的作用效果越显著。
（4）进一步综合分析比较表中的数据及观察到的现象，归纳并得出的结论：
（a）分析比较实验序号。（b）分析比较实验序号。
（5）小明同学经过上面的探究分析及归纳，又进一步得出了实心均匀圆柱体对水平地面压力的作用效果与圆柱体的高度成正比，与圆柱体材料的密度成正比的结论。你认为此结论得出。（选填“能”或“不能” ）。

如图所示，摆线的长L相同，小球A 、B 的质量m_A＜m_B ，悬线与竖直方向的夹角α＜β。

（1）图甲中将摆球从图示位置由静止释放，摆球向下摆动的过程中，观察到它的速度越来越大，则摆球的动能逐渐，重力势能逐渐。
（2）图甲、乙中，同时由静止释放A 、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的无关。
（3）悬线与竖直方向的夹角越大，开始向下摆动时具有的重力势能，到达最低点时具有的动能。
（4）小明设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。本实验中通过反映小球撞击木块C前的动能大小；如图乙、丙所示实验中，可得出初步结论：。