2018年中考物理专题复习题之创新探究实验

创新探究实验一、力学创新探究题1. 学校举行春季运动会，小明是标枪组的运动员，在练习过程中小明一直在思考怎样才能把标枪掷得远一些，通过练习和观看其他队员的投掷情况，小明做了如下猜想：第1题图猜想一：与标枪的质量有关猜想二：与标枪被投掷出去的角度有关猜想三：与标枪有关(请你再提出一种猜想)(1)小明用弹簧玩具枪、小钢球做了一系列实验，小钢球质量分别为m和M，且M>m，弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之一，实验数据记录如下表：(2)小明根据实验数据得出初步结论：在其他条件相同时，抛射角度为45°时，小钢球被弹出的距离最远.为了使他的结论更加可靠，还需要补充的实验是；从表中数据还能得出的结论有，其他条件相同时，___________________________.(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二(在弹性限度内)，当小钢球质量为M，发射角为45°时，小钢球被弹出的距离将(选填“大于”“等于”或“小于”)1.6 m，该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与有关.(4)为了在运动会标枪项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议(标枪质量不变)：①；②.【答案】被抛出的初速度(2)控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验钢球质量越大，钢球被弹出的距离越短(3)大于小钢球被弹出的初速度(4)①45°角左右投出标枪②增大投掷标枪的初速度【解析】还能提出的猜想有：标枪投射距离的远近与标枪被抛出的初速度有关；(2)30°、45°、60°之间的跨度较大，无法准确判断是在45°时，小钢球被弹出的距离最远，故应控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验；从表中数据还能得出的结论是：在其他条件相同时，小钢球质量越大，小钢球被弹出的距离越短；(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二时，弹簧所具有的弹性势能变大，将小钢球弹出瞬间，小钢球的动能将增大，故小钢球被弹出的距离将大于1.6 m；该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与小钢球被弹出的初速度有关；(4)分析实验数据可以提出的合理建议为：①45°角左右投出标枪；②增大投掷标枪的初速度.2. 一次课堂上老师展示了小朋友荡秋千的图片，同时提出了一个问题：秋千小角度往复摆动一次的时间与哪些因素有关呢？同学们联想荡秋千的情景，纷纷做出猜想，总结起来主要有以下三种：猜想1：可能与小朋友的质量有关；猜想2：可能与摆动的幅度有关；猜想3：可能与绳长有关.(1)为了验证猜想是否正确，同学们设计了如图所示的装置，用系有细线(线长L可调)的小球来模拟秋千的运动进行了如下探究(摆动角度均较小)：①如图甲所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度不变，改变小球摆动的幅度，即OA的连线与竖直方向的夹角θ(O点为固定悬点)，使小球每次从A点由静止释放，测出小球在AB除图甲所示装置外该实验还缺少的一个实验器材是，分析数据可以知__________________.甲乙丙第2题图②使小球每次从A点由静止释放，用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图乙所示；在图乙装置的基础上，改变细线L的长度，控制θ角相同，使小球从静止下落，分别用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图丙所示，由此分析可知，上述猜想是正确的.(2)请设计实验来探究小球往复摆动一次的时间与小球质量之间的关系，应保持小球摆动的幅度和不变，只改变的大小.(3)摆钟是利用本实验的原理制成的.某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调________________(选填“长”或“短”)理由是_____________________________.【答案】(1)①秒表小球往复摆动一次的时间与夹角θ无关②3 (2)摆长小球质量(3)短摆钟变慢了，因往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，摆动越慢，所以要调准它即把摆长调短一些【解析】(1)①由表中实验数据可知，在摆长不变的情况下，θ角度不同，秋千往复摆动一次的时间相等，由此可知：小球往复摆动一次的时间与夹角θ无关.②由图乙与丙可以看出，摆长越长，小球往复摆动一次的时间越长，由此可见：在质量与振幅相同时，秋千小角度往复摆动一次的时间随绳长的增大而增大，这验证了猜想3是正确的.(2)可控制摆长与振幅相同，改变摆球的质量进行实验，探究“秋千往复摆动一次的时间与小球的质量之间的关系”，实验的做法是：用细线系住一小球，使小球以较小的幅度在竖直面内摆动，用频闪相机(或计时器)测算出小球往复摆动一次的时间t1；让线摆动的幅度与绳长保持不变，改变小球的质量，再做两次，测出对应时间t2、t3；判断方法是：若t1、t2、t3相等，则与质量无关；若t1、t2、t3不相等，则与质量有关.(3)摆钟变慢，即摆动相同幅度的时间变长了，故可通过缩短摆长使摆动时间加快.3. 物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动.(1)为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组(一)提出了如下猜想：猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关；猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关.为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：为了验证猜想二，应比较实验序号为和的实验数据；为了验证猜想三，应比较实验序号为和的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度(选填“有关”或“无关”).(2)物理学习研究小组(二)也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：________________________________________________________________________.(3)如图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图像；则图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图像中，正确的图像是Ｗ.第3题图【答案】(1)1 6 2 4 有关(2)纸团受到的空气阻力较大(3)C4. 如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量.小亮猜想：一根钢梁的下垂量h可能与重物对钢梁的拉力F、两个支撑柱间距离s这两个因素有关，并进行如下实验：第4题图甲第4题图乙(1)要探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距离s的关系”，他必须控制一定，改变.(2)要探究“一根钢梁的下垂量h与所受拉力F的关系”，必须控制两支撑柱间距离一定，记录下钢梁受到不同拉力时的下垂量(忽略钢梁自重的影响)，数据如下表所示：量h与所受拉力F关系的图线.②根据图像可知：当拉力为5 000 N时，下垂量是cm.③根据图像可得结论：当两支撑柱间距离等因素相同时，.【答案】(1)重物对钢梁的拉力两个支撑柱间的距离(2)如答图所示②10 ③下垂量与重物对钢梁的拉力成正比第4题答图【解析】(1)有两个因素(拉力和支撑柱间的距离)影响一根钢梁下垂量h，当要探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距离s的关系”，必须用控制变量法，保证另一个因素(拉力)不变，来改变两个支撑柱之间的距离，所以答案分别为：重物对钢梁的拉力、两个支撑柱间的距离.(2)①在图像中描点，把这些点顺次连接，如答图所示.②由图像可以读出当拉力为 5 000 N的时候所对应的下垂量h为10 cm，故答案为10；③F、h图像为一条经过原点的直线，依据数学中正比例函数的特征可以得出结论：在两支撑柱间距离等因素一定时候，下垂量与重物对钢梁的拉力成正比，故答案为：下垂量与重物对钢梁的拉力成正比.5. “扔纸飞机”是民间传统游戏.某兴趣小组同学认为：纸飞机的飞行距离除了与发射速度的大小有关外，还可能与纸飞机大小、材料和发射角度等因素有关.为了验证猜想，小组成员将打印纸和旧报纸裁成不同面积的纸张，制作了相同形状的纸飞机若干个，利用固定在室内某一位置的简易发射器，以相同大小的发射速度和不同发射角度(发射方向与水平面的夹角)进行多次实验，整理相关数据如表一.表一：纸飞机飞行距离与发射角度关系记录表(1)结合表一信息，分析该实验中纸飞机飞行距离与发射角度之间的关系：.(2)若要寻找纸飞机最大飞行距离的发射角度，在上述研究结果的基础上，应如何设置发射角度进行进一步实验？.(3)小组成员又制作了三架形状相同的纸飞机，用该发射器以相同大小的发射速度进行实验，实验要求如表二.若甲、乙、丙这三架纸飞机飞行距离分别为s甲、s乙、s丙，请预测它们的大小关系：.纸飞机纸张大小纸张材质发射角度甲18厘米×13厘米打印纸15°乙18厘米×13厘米旧报纸30°丙18厘米×13厘米旧报纸15°【答案】(1)在发射角度为0～45°之间，纸飞机的飞行距离随发射角的增大是先增大后减小(2)在0～30°的发射角度范围内增加更多发射角度的实验组别(3)s甲＞s丙＞s乙【解析】(1)分析表中实验数据可以发现，随着发射角度的增大，纸飞机飞行的平均距离是先增大后减小；(2)由实验数据可以发现，发射角度在0～15°之间时，纸飞机飞行距离逐渐增大，在15～30°时飞行距离又逐渐减小，但通过数据又不能确定15°的发射角度是不是纸飞机的最大飞行距离的角度，因此应在0～30°的发射角度范围内增加更多发射角度的实验组别来进一步实验；(3)分析表一中①、③两次数据可以看出，相同纸张大小的不同材料的纸飞机，以相同角度发射时，打印纸制作的纸飞机飞行的距离大于旧报纸制作的纸飞机，据此可知，甲的飞行距离大于丙；而大小、材料相同的纸飞机，其飞行距离从15°～30°时，飞行距离逐渐变小，所以丙的飞行距离大于乙，综上所述，甲、乙、丙三架飞机的飞行距离大小关系是s甲＞s丙＞s乙.二、电学创新探究题6. 小明发现家里的拖线插板和无线路由器上使用的由半导体制成的发光二极管型号相同.查阅说明书知道拖线板上的发光二极管是交流供电，路由器上的发光二极管是直流供电.他想知道发光二极管能不能区分直流、交流电源，于是他展开了以下实验.第6题图(1)小明找来某型号的发光二极管，按照说明书将其分别接入图示电源的交流和直流电路中(发光二极管的P①”)区分直流、交流电源，因为它接在直流和交流电源上都能.②为了使实验结论具有普遍性，小明思考后认为该实验应该增加一个步骤，即更换的发光二极管，分别接入交流和直流电路中，记录发光情况.③根据图示电压与二极管的发光情况，请你提出一个合理的猜想.(2)实验后，小明对发光二极管的连接方式产生兴趣.于是他将一个发光二极管的P端与干电池的负极连接，N端与干电池的正极连接，闭合开关后发现该二极管没有发光，为了检测电路中是否有电流，他将一个电流表(填写连接方式)在电路中，电流表无示数；更换连接端后，二极管又正常发光.说明发光二极管具有(选填“单向”或“双向”)导电性.(3)根据实验(2)中发光二极管的导电性质，请你设计一个该性质在生活中的应用.【答案】(1)①不能发光②不同型号③二极管的发光情况与电压大小有关(2)串联单向(3)电动机的正转反转指示灯(或电压表、电流表的正确使用指示灯)等【解析】(1)①分析表格可以看出该种型号的发光二极管接在直流和交流电源上都能发光，即它不能区分直流、交流电源；②为了使实验结论具有普遍性，结合①中“该种型号”的提示，应该更换不同型号的发光二极管，进行多次实验；③分析表中电压与二极管的发光情况可以看出：电压越大，二极管发光越强，由此可推测：二极管的发光情况与电压大小可能有关；(2)为了检测电路中有无电流情况，根据电流表的使用规定，应将电流表串联在电路中.将发光二极管的P端与干电池的负极连接，N端与干电池的正极连接，电流表无示数，即这样连接不导电，而更换连接端后，该二极管又正常发光，则说明发光二极管是单向导电的；(3)根据发光二极管的单向导电性质，可以作为电动机的正转反转指示灯，电压表、电流表的正确使用指示灯等.7. 物理兴趣小组在“探究水果电池电压”的实验中：小明用铜片和锌片作为电极插入较小的柠檬制成了一个水果电池，如图所示.小华用铜片和铝片插入较大的柠檬也制成了一个水果电池.他们分别连通相同的音乐芯片，小华比小明的芯片声音要响一些.由此他们作出如下猜想：第7题图猜想一：水果电池电压可能与水果的大小有关；猜想二：水果电池电压可能与电极的材料有关.(1)为了验证猜想一，小明用同一个柠檬制成的水果电池，沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬，分别测出电压，如表1所示：表1分析表中数据，说明猜想一是((2)为了验证猜想二，小华用铜片作为电池的正极，分别用外形相同的锌、铝、铁等金属片作为电池的负极，将金属片电极插入柠檬，并保持和相同，分别测出电压，如表2所示：表2分析表中数据，得到的结论是Ｗ(3)小明先将柠檬压在桌面上滚了几下，再做成水果电池，测出电压达到1.0 V，据此请你提出一个有价值、可探究的问题：.【答案】(1)错误(2)两电极间的距离电极插入的深度水果电池的电压与电极的材料有关(3)挤压水果(改变水果的果酸浓度)是否影响水果电池的电压(答案合理即可) 【解析】(1)实验中保持其他因素不变，不断地切小水果，使柠檬的体积变小，但是所测电压的变化在误差范围内，因此可得水果电池的电压与水果的大小无关，故猜想一是错误的.(2)我们验证的是水果电池的电压与电极材料的关系，因此，在电极变化的情况下，要确保其他条件不再发生变化，比如水果的种类、电极材料之间的距离、电极材料插入水果的深度等，通过实验发现其他因素不变时，只改变电极的材料，水果电池的电压发生了改变，则说明水果电池的电压与电极的材料有关.8. 小明学习了导体电阻的知识后，对食盐水溶液的导电性能产生了浓厚的兴趣，他作出了以下猜想：a.食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关；b.食盐水溶液的导电性能与金属片之间的距离有关；c.食盐水溶液的导电性能与金属片插入溶液的深度有关；小明利用水、食盐、烧杯、小勺子、电源、刻度尺、小灯泡、金属片等器材，设计了如图所示的装置，进行了探究实验.他的实验记录如下表所示：第8题图(1)比较实验次数1和2 可验证猜想 ( 选填“a ”“b ” 或“c ”) .(2)在实验过程中，食盐水溶液的导电性能可以由 来判断，我们所学的实验中，还有许多与这种方法相同.请你举一例：________________________________________________________________________.(3)利用现有的装置和器材，请你对猜想c 进行探究.①实验步骤： 在其他条件不变的情况下，多次改变金属片插入溶液的深度， 观察小灯泡的亮度变化.②你怎样对该实验结果进行分析判断：________________________________________________________________________.(4)请你提出一个新的猜想： 溶液的导电性能可能还与 ________________________有关.【答案】(1)a (2)小灯泡的亮暗程度 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 (3)②如果小灯泡亮度发生变化，说明溶液的导电性能与金属片插入溶液的深度有关，否则无关 (4)溶液的温度(或金属片与溶液的接触面积等)【解析】(1)实验次数1和2加入食盐的量不同，即盐水的浓度不同，而两金属片AB 之间的距离相同，灯泡的亮度不同，说明食盐水的导电性能与溶液的浓度有关.(2)若食盐水溶液的导电性能比较强，其电阻就比较小，灯泡较亮；反之，灯泡较暗.可见，食盐水溶液的导电性能可以由灯泡的亮度来判断.本实验中采用了转化法，探究压力的大小与什么因素有关、探究影响电磁铁磁性强弱的因素等都采用了此种方法(其他答案合理均可得分).(3)要研究食盐水的导电性能与金属片插入溶液的深度有关，就要控制盐水的浓度、两金属片AB 之间的距离相同，改变金属片在溶液中的深度，如果小灯泡亮度发生变化，说明溶液的导电性能与金属片插入溶液的深度有关，否则无关.(4)溶液的导电性能还可能与溶液的温度(或液体种类、金属片与溶液的接触面积等)有关.三、磁学创新探究题9. 磁场的强弱用磁感应强度(用字母“B ”表示)的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉(用字母“T ”表示).某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度.若R B 、R 0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，如图为某磁敏电阻的电阻比值R B R 0跟磁感应强度B 关系的图像，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B .提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻R B (无磁场时阻值R 0＝100 Ω)，两个开关S 1、S 2，导线若干.另外，还有可供再选择的以下器材：A. 电流表(量程：0～0.6 A，0～3 A)；B. 电压表(量程：0～3 V，0～15 V)；C. 定值电阻R1(阻值：1.5 kΩ)；D. 定值电阻R2(阻值：80 Ω)；E. 定值电阻R3(阻值：5 Ω).第9题图(1)设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度B 大小约为1.0～1.2 T.请你从A 、B 、C 、D 、E 五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题.①选择的两种器材是 (填写器材前面字母序号).②选择电表的量程是 .③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图(实验测量过程中不拆接电路).(2)若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约0.1～0.3 T 的阻值，在你设计测量的电路中，从A 、B 、C 、D 、E 五种实验器材中再选择两种器材是 (填写器材前面字母序号).【答案】(1)①BC ②0～3 V ③如答图所示 (2)BD第9题答图 第9题答图【解析】(1)①实验中磁敏电阻所处磁场磁感应强度B 的大小约为1.0～1.2 T ，由图像可知，此时对应的R B R 0在12～14之间，又无磁场时磁敏电阻的阻值为100 Ω，则有磁场时磁敏电阻的阻值范围为12×100 Ω～14×100 Ω，即1 200 Ω～1 400 Ω.由于该电阻的阻值太大，电路中的电流太小，无法使用电流表正确测出电流大小，故设计实验时不能选用电流表；若只用电压表测量，则可以将被测磁敏电阻与一定值电阻串联，分别测出它们两端的电压，结合串联分压的特点即可求出被测磁敏电阻的阻值大小.为了使电压表示数正常，应使定值电阻与磁敏电阻的阻值接近，故可以选择阻值为1.5 k Ω的定值电阻R 1.②实验中所用电源为1节旧电池，电压低于1.5 V ，故电压表的量程可选择0～3 V.③该实验中，要求测量过程中不能拆接电路，故只能通过开关的断开与闭合转换电压表的测量对象，以分别测得磁敏电阻两端的电压和电源电压，方法就是用电压表与磁敏电阻并联测其电压，用一开关与定值电阻并联，开关断开时，电压表只测量磁敏电阻分得的电压，开关闭合时，定值电阻被短路，电压表测量的是电源电压(其他合理方案也可).(2)若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为0.1～0.3 T 的阻值，则首先需要从图像中找出对应的R B R 0的范围，在1～3之间，所以磁敏电阻的阻值范围为1×100 Ω～3×100 Ω，即100 Ω～300 Ω，此时电路中的电流仍然较小，故仍需选择电压表，且定值电阻仍需与磁敏电阻的阻值接近，应选择80 Ω的定值电阻.10. (1)如图甲所示，赤道表面地磁场磁感线与水平地面平行指向北方，导线与能测微弱电流的电流表组成闭合电路，下列哪种操作可让电流表指针摆动？ Ｗ.(2)科学家猜测，A地海龟在春季是利用地磁场(图甲)向南返回出生地.以下为相关研究.①春季A地某屏蔽磁场的实验室，无磁场环境下海龟无固定游向.把海龟置于模拟地磁场中(用图乙简化示意)，图中1为磁体N极，2为磁体极.按科学家猜测，海龟应向游动(选填“左”或“右”).②地磁场在缓慢变化.科学家每年记录海龟出生地筑巢地点移动的方向，并追踪地磁场的微小移动方向，发现，现象符合猜测．．．．．．.第10题图【答案】(1)C (2)①S 左②海龟移动的方向与地磁场微小变化的方向一致【解析】(1)导线水平南北放置，水平向东运动时，不切割磁感线，所以不会产生感应电流，A不符合题意；导线水平南北放置，竖直向上运动时，不切割磁感线，所以不会产生感应电充，B不符合题意；导线水平东西放置，竖直向下运动时，切割磁感线，所以会产生感应电流，C符合题意；导线水平东西放置，水平向北运动时，不切割磁感线，所以不会产生感应电流，D不符合题意.故选C.(2)读图乙右边可知，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的右端为N极，则左端，即图中的2为螺线管的S极；由于N极是指向地理的南极，海龟在春季是利用地磁场向南返回出生地，所以海龟会向左游动；由研究结果可以看出，海龟移动的方向与地磁场微小变化的方向一致，这一现象符合最初的猜想.11. 磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号“T”.为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小明设计了如图所示的电路，图甲电源电压6 V，R为磁感电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图乙所示.第11题图第11题图丙(1)当图乙S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为mA.闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐.(2)闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如下表.请计算x＝5 cm时，B ＝T.(3)综合以铁电流的增大而 ；离电磁铁越远，磁感应强度越 .【答案】(1)60 增大 (2)0.4 (3)增大 小【解析】(1)由题图看出只闭合开关S 1，断开S 2时电阻R 周围无磁场，由图线可看出，磁场强度为0时，R 的阻值为100 Ω，则电路中的电流为I ＝U R ＝ 6 V 100 Ω＝0.06 A ＝60 mA ，闭合开关S 1、S 2向右移动滑片时，图甲中的电流表示数变小，I ＝U R 可得电源电压不变，电流变小，磁感电阻R 的阻值变大，由图线可知，R 电阻变大说明磁场强度B 逐渐增大；(2)由表中数据可以看出x ＝5 cm 时，电流表的示数为30 mA ＝0.03 A ，由I ＝UR可得，磁感电阻的阻值为R ＝U I ＝ 6 V 0.03 A＝200 Ω，根据图线可以看出电阻为200 Ω时，磁感强度B 为0.4 T ；(3)由(1)中可看出图乙中滑动变阻器向右滑动时电路中的电流变大，此时磁场强度变大；由(2)中可以看出距离电磁铁越远，磁感应强度越小，综合可得电磁铁外轴线上磁感应强度随电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小.12. 小刚想探究通电螺线管中插入物体的材料对其磁性强弱有什么影响.他用如图所示装置进行探究实验.第12题图(1)保持电流不变，将无磁性、长度和横截面积相同但材料不同的圆柱形物体分别插入通电螺线管中，用吸引物重的大小来显示通电螺线管的磁性强弱.多次实验后，将数据记录在下影响通电螺线管的磁性强弱，这些物体均含有 ，而放入 几乎不影响通电螺线管的磁性强弱；。