【速看】2021北京中考物理试题逐题解析3:实验计算题篇(完结)

2021中考落下帷幕，物理试题解析闪亮登场！

《试题解析1：选择篇》《试题解析2：实验篇》得到了广大教师热切

第三弹火热来袭：实验计算篇

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三、实验探究题（共28分，16、17题各2分，8、20题答3分，19，21题各4分，22、23题各5分）

22．小圆想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系，他利用干电池。电流表。电压表、多个阻值不同且已知的定值电阻、开关及导线，设计了如图16 所示的电路。实验中，他将定值电阻R接入电路中，读出相应的电流表的示数并观察电压表的示数，记录实验数据。将R换为不同阻值的另一个电阻后，小圆观察到电压表的示数增大了。小圆意识到自己的实验设计不能实现探究目的。

（1）请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因∶________________________。

（2）请你画出能够实现探究目的的电路图（可以添加适当的实验器材）。

（3）依据你设计的电路图，针对小圆不能实现探究目的的原因，写出操作的方法。

22. 【考点】探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系

【解析】本题主要考察科学探究要素的“评估”环节，要有“评估探究过程和探究结果的意识、 能探究活动中出现的新问题，尝试改进探究方案”等科学探究能力。根据探究目的和已有条件、运用控制变量的方法进行科学评估进而重新设计实验和制订计划。此题根据探究问题分析变量后可以确定不同电阻两端的电压需要控制一定，而要实现不同电阻两端的电压一定，需要用到滑动变阻器。

【答案】

（1）在将R换为不同阻值的另一个电阻后未能控制电阻两端的电压一定。

（2）添加滑动变阻器，电路图如图示：

（3）操作方法：将R换为不同阻值的另一个电阻后，调节滑动变阻器的滑片P到某一适当位置，使电压表的示数与第一次实验的示数相同，记录相应的电流表的示数和电阻的阻值于表格中，多次实验得到导体的电流与导体的电阻之间的关系。

23．小梦在初三总复习时认识到，水吸收的热量可以定量测量了，于是她想重新设计一个实验证明：水吸收热量的多少与水升高的温度有关。图17是小梦已经设计好的电路，其中保温杯中装有质量一定的水、阻值为 5Ω 的电阻丝 R和数字温度计的测温探头，请利用该电路及秒表，帮助小梦完成实验设计。请你写出主要实验步骤，画出实验数据记录表。

23.【考点】水吸收热量的多少与水升高的温度有关

【解析】本题主要考查学生的科学探究能力，侧重设计实验与制订计划要素、要有能准确表述设计实验方案、设计实验数据记录表格的能力。此题自变量是水升高的温度，因变量是水吸收热量的多少，控制变量是水的质量、电阻丝的阻值。水升高的温度用数字温度计测量，水吸收热量的多少根据Q=I²Rt进行计算,所以需要用到秒表测量时间、用电流表测量电流。实验至少需要记录两组实验数据。

【答案】实验步骤：1. 断开开关，如图组装好实物电路后，用数字温度计测量水的初温t₀ ,将水的初温t₀和电阻丝的阻值 R记录在表格中。

2．闭合开关的同时开始计时，加热适当时间t时，观察并记录水的温度t，将加热时间和水的末温、电路中的电流值记录在表格中。

3．继续对保温杯中的水加热适当时间时，观察并记录水的温度t，将加热时间和水的末温记录在表格中。

4．根据公式 Δt = t- t₀ ，Q=I²Rt 求出水升高的温度和水吸收热量，将数据记录在表格中。

实验数据记录表：

四、科著阅读题（共4分）

请阅读《华夏之光——圭表》并回答24题。

华夏之光——圭表

我国古代的天文观测一直居于世界领先地位，天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器，其中圭表就是典型的代表。

圭表（如图18所示）包括圭和表两部分，正南北方向平放的尺，叫作圭，直立在平地上的标竿或石柱，叫作表，圭和表相互垂直。战国以前的天史学家已能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。

依据圭表正午时表影长度的变化，就能推算出二十四节气，依据表影长短的周期性变化，就能确定一回归年的天数。由于日光散射和漫反射的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响了测量表影长度的精度。

为了解决上述问题，元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法，对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加，并且在表顶加一根架空的横梁，使表高变为传统表高的五倍。这样，测量时，把传统的确定表影端的位置变为确定梁影中心的位置，提高了测量影长的精度。郭守敬又利用小孔成像的原理，发明了景符，利用景符可以在圭面上形成太阳和横梁的清晰像（如图19 所示），这样就可以精确的测量表的影长了。这些措施成功解决了圭表发明以来，测影时“虚景之中考求真实”的困难。

以圭表为代表的我国古代的料技成果，像一颗颗璀璨的明珠，闪耀着智慧的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。

24．请根据上述材料，回答下列问题：

（1）请写出我国古代天文学家保证圭和表相互垂直的措施，并解释为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂的。

（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表的什么问题？

（3）除了圭表，请你再列举一个我国古代天文观测仪器。

24. 【考点】天文观测仪器—圭表、光的直线传播

【解析】本文以中国科技馆华夏之光展厅的展品为载体，介绍了我国古代的天文观测仪—圭表的发明、改进与创新，体现了我国劳动人民研究自然并造福于人类的聪明才智，在激发学生民族自豪感的同时渗透社会主义核心价值观的教育。前两个问题需要从文中提炼有用信息后，结合重力方向竖直向下（铅垂线）等知识进行解答，第三问设计开放性的题目主要考察学生社会大课堂的知识容量。为使科技馆参观收到更好的效果，获取更多的科学知识，一定要提前阅读《体验科学》熟悉科技馆展品，参观时才能结合所学知识，通过亲身体验和观察才会有更多的发现。

【答案】

（1）我国古代天文学家利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。

（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表测影时“虚景之中考求真实”的困难。

（3）我国古代天文观测仪器：日晷、 浑天仪 、水运仪、郭守敬望远镜等。

五、计算题（共8分，25、26题各4分）

25．图20所示的是某款家用电热器的简化电路，R₁、R₂为阻值一定的电热丝。该电热器接入电压恒为220V的电路中。电热器高温档的功率为990W，低温档的功率为110W。求：

（1）低温档时通过电路的电流；

（2）电热丝R₂的阻值。

25.【考点】家用电热器的档位问题及相关计算

【解析】本题考查家用电热器的档位分析和相关计算，通过支路开关S₂ 的通断分析出该用电器的高温档和低温档后，根据电功率的相关公式计算电流和电阻。

【答案】当S₁闭合，S₂断开时，只有R₁ 工作，如图甲所示，电热器处于低温挡工作。

(2)当S_1、S₂ 闭合时， R₁ 、R₁并联，如图乙所示，电热器处于高温挡工作。

根据题意可知：P₂= P_总 - P₁ = 990W-110W = 880W

两档位电路图如下：

26．为了说明分子之间有引力，小明在实验室用两个紧压在一起的铅柱做实验，如图21所示，铅柱A和铅柱B所受的重力均为2N，两个铅柱接触面的面积为3cm²，当悬挂重物所受的重力为20N时，两个铅柱没有被拉开。于是，小明认为这个实验说明了分子之间存在引力。小华观测到该实验室的大气压为1×10⁵Pa，于是她认为两个铅柱之所以没被拉开，是因为大气压的作用。请你利用所学知识和上述数据，判断小明做的铅柱实验能否说明分子之间存在引力。请写出计算、推理过程和结论。

26.【考点】考查基于证据的分析推理能力

【解析】本题源于学生学习分子动理论时的质疑，如图示的实验要说明两个铅柱没有被重物拉开是分子间的引力而不是大气压的作用，要排除大气压力这个无关因素可以有两种方法，一是消除大气压力二是采用平衡法抵消大气压力。方法一采取将该实验装置放在玻璃罩中抽真空消除大气压后观察到两个铅柱没有被拉开则说明分子之间有引力。方法二是在B下挂一个可以平衡大气压力的重物后，再加挂重物，如果两个铅柱没有被拉开则说明分子之间有引力。本题采用的是第二种方法，需要通过计算比较作用在B上的大气压力和B与所挂重物总重力的合力大小之后做出判断。

在对此问题分析时，有人认为因为铅柱AB紧压在一起，铅柱AB间无空气，所以，便可以铅柱AB整体为研究对象，铅柱AB所受的大气压力平衡，即铅柱AB所受的大气压力相互抵消，铅柱AB在22N的拉力下还没有被拉开，即可说明铅柱AB之间互相吸引，因此该实验能说明分子间存在引力。

这种理解存在概念理解错误，把物体受平衡力，误解为这几个力相互抵消，即物体不受力。实际上，铅柱AB所受的大气压力平衡，只是产生了不改变AB整体运动状态的效果，但对AB的“挤压”效果还是存在的。所以，错误的根源在于“将物体所受合力为零理解为了不受力”！要想让大气压力消失，必须将两铅柱放入真空环境中。在大气压力作用下，铅柱AB在接触面处相互挤压，这个压力可以通过取铅柱B为研究对象进行受力分析的方法求出。若将铅柱AB整体作为研究对象进行受力分析，就无法求出或判断铅柱A和铅柱B接触面处的作用力的大小和方向，也就无法判断铅柱A和铅柱B之间的作用力是相互吸引还是相互挤压。也就无法判断这个实验能否说明分子间存在引力。

结论：因为此时F₀ > G_B+G_物 ，所以小明做的铅柱实验不能判断说明分子之间存在引力。（只有在B下挂能平衡30N大气压力的重物后再加挂重物时，如果两个铅柱没有被拉开才能说明分子之间存在引力。）