物理知识应用探究专题答案.doc

中考培优专案系列物理知识应用探究专题1、在一次趣味物理讲座中，老师谈到传说中伽利略的比萨斜塔实验时说：“在不计空气阻力的情况下，从同一高度由静止开始下落的任何物体，都会同时落地，下落的快慢与物体的质量无关，这种运动叫做自由落体运动。”课后，兴趣小组在老师的指导下开始研究自由落体运动，他们用频闪照相机(频闪间隔时间t=O1 s)拍摄下了数张不同质量的金属小球从同一位置自由下落的影像，其中一张如图22甲所示。小知识：频闪照相，是让照相机对某一个运动物体每间隔相同时间曝光一次，将物体在不同时刻所处位置记录下来，由于曝光间隔时间固定，因此，频闪照片除记录下物体的位置外，还记录了物体运动的时间。 (1)从起点O算起，小球到达位置3时下落的时间t= 0.3 s，通过的路程S= 0.45 m。(2)请根据影像数据，在图22乙中作出小球下落0.3 s内的s-t图像。(提示：下落距离s要从起点O算起) (3)他们比较数张照片，发现不同小球在同一时刻的确几乎都在同一位置，则说明了物体下落快慢 与质量无关。为了从理论上证明这一结论，请你 计算：从O点起小球下落的距离s与对应时间平 方t2的比值(至少取3个时间数据；比值的单位为m/s2)。 (4)通过比较这些比值，你能得出什么结论?(4) 结论：从计算结果看，小球下落的距离s与对应时间平方t2的比值是一个恒定值，则说明任何自由下落的物体，运动的距离s都只与运动时间t有关，可证明：小球下落的快慢与物体的质量无关。2. 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。为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，同学小王有如下猜想：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下落的高度有关；猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关。为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：为了验证猜想一，应比较实验序号_1_和_3_，结论是： 物体由静止开始下落，下落的快慢与材料无关 ；（2）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间_不相等 (填“相等”或“不相等”)，原因是：_纸所受的阻力相对于纸的重力不能忽略不计_ _。（3）根据表中的数据，宇航员在月球上将小铁片和羽毛在同一地点、同一高度同时释放，它们将（ A ） A. A同时落地 B. 铁片先落地，羽毛后落地 C. 羽毛先落地，铁片后落地3. 牛奶密度是检验牛乳质量的一项重要指标，小明为了比较市场上两种不同品牌牛奶的密度，设计了如 下实验：（1）通过观察比较牛奶的密度小明将一正方体塑料块先后放入两种牛奶中，让它漂浮在液面上，观察塑料块露出液面的体积，露出液面体积较大的牛奶的密度较大又将压强计的金属盒先后放入两种牛奶中的同一深度，观察U形管液面的高度差，高度差较大的牛奶的密度较大。（2）通过测量比较牛奶的密度 小明利用弹簧测力计、烧杯、石块、细绳和水等物品来测量其操作步骤是： 用弹簧测力计测出石块的重力为G； 将石块浸没在水中，弹簧測力计的示数为F1； 将石块浸没在水中，弹簧測力计的示数为F2（写出具体方法和要测出的物理量并用字母表示）：牛奶密度的表达式为牛奶=水（用测出物理量的字母表示，水的密度用水表示）4. 探究影响滑动摩擦力大小因素的实验装置如图所示在小桶内装入适量的沙子。滑块恰好在水平木板上做匀速直线运动。(1)为测量滑块受到的滑动摩擦力大小，应测量小桶和沙子的总质量m2_，（选填“滑块的质量m1”或“小桶和沙子的总质量m2”），所需测量仪器是_天平_（2）根据 二力平衡 可知，滑块受到的滑动摩擦力f1= m2g (用物理量符号表示)。(3)把毛巾铺在木板上，发现需要装入更多的沙子，滑块才会做匀速直线运动，说明_压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；_(4)小桶落地后，滑块继续向前运动，受到的滑动摩擦力f1 f2(选填“”、“”或“”)。(3)小明想用钩码替代沙桶，请你对此做出评价：此做法方便得出钩码重力，但无法连续改变拉力的大小5. 在某兴趣小组的同学观察到：飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同；飞机越大其机翼越大他们想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系？”（注：机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角，机翼面积指机翼在水平面上投影的面积）他们利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型，把圆柱形空心笔穿过“机翼”并固定在“机翼”上，将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定，确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动，将“机翼”挂在测力计的下方，实验装置如图所示。（1）用鼓风机对着“机翼”吹风模拟飞机在空中飞行，当鼓风机向右吹风时，以气流为对照物，飞机向左飞升；（2）为了研究“机翼”获得的升力与仰角的关系，他们对同一个“机翼”吹风，并保持风速不变，只改变“机翼” 仰角的大小，观察并记录测力计的示数，在其他条件相同时，更换面积不同的“机翼”重复上述实验，实验记录如表：（每次吹风前测力计示数均为3.5N）机翼仰角机翼面积/cm22753955660（水平）测力计示数/N3.23.02.6较小3.02.92.4较大2.92.82.3最大3.12.92.7在上述实验中，吹风前后测力计示数的变化量（或差值、减小量）即为“机翼”获得升力的大小；通过分析数据可以得出结论：当质量、形状、机翼面积和风速相同时，仰角增大，获得的升力不一定（选填“一定”或“不一定”）增大；当质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力越大；实验时，“机翼”沿金属杆上升，金属杆对笔杆有向下的摩擦力，因此测得的升力应小于“机翼”实际获得的升力。6. 小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下：A测出铁块所受重力G；B测出空桶所受重力G1；C将溢水杯中装满水；D把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F；E测出小桶和被排开水的总重G2；F记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材（1）以上步骤中，若得到GF=G2G1（填写题中对应数据的字母），说明验证实验是成功的。（2）若想测量小木板所受浮力和体积的大小，学习小组设计如图的实验：现将小木块挂在弹簧测力计下，测力计示数为F1，再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底（滑轮质量不计），弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时，示数为F2，其中定滑轮的作用是改变力的方向，此时木块所受浮力F浮= F1+F2，木块的体积V木=（用字母表示）7. 小明的爸爸准备购买一辆SUV型（运动型多用途）轿车，可是上网搜索后有人说这种车重心较高，汽车容易翻倒。小明有些怀疑，通过观察家里台灯、照相机三脚架的稳度（即稳定性）后，设计并进行了如下实验：如下图所示，他首先制作了甲、乙、丙、丁四块重相同、除甲底面积较大外其他外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，然后将它们依次放在木板上(物体不滑动)，慢慢转动木板，直至圆柱体翻到，记录此时木板转过的角度，记录结果如下表。(1) 小明是通过物体刚好翻倒时木板转过的角度_来判断物体的稳度。(2)分析数据2、3、4_（填实验次数的序号）可以得到稳度与重心高低之间的关系。(3)分析小明的实验数据，发现物体的稳度还与物体的底面积大小_有关。(4)设汽车车轮和地面的四个接触点围成的四边形的面积为S，汽车的重心离地面高度为h，现有汽车 甲和乙，它们的重G相同，结合小明的探究结果，你认为可以通过简单比较S/h或h/s_（写出表达式）就可以初步比较甲、乙两辆汽车的稳度。(5)小明完成上述探究后，又提出了下列几个问题，对SUV型汽车生产厂家来说，最有研究价值的问题是_A_。A. 是否可以通过加大车轮间距离提高稳度 B. 如何降低用户的成本C. 稳度是否与汽车车重有关 D. 如何提高大家的科学素养8. 物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B=0表明没有磁场有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题：（1）当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为0.03A（2）只闭合S1，通电螺线管的左端为S极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为0.3T。（3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的方向无关。（4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法改变通电螺线管的磁性大小。9. 有一种“闯红灯违法证据模拟记录器”如图甲。其工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化（变化规律如图乙所示）引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下；光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。已知控制电路电压为6V，电磁继电器线圈电阻10，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引。（1）光控开关在接收到 红 光时，会自动闭合。（2）质量大于或等于 400 kg的车辆违规时会被拍照记录。（g取10N/kg）（3）要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以在控制电路中与压敏电阻 并联 一个电阻。（选填：“并联”或“串联”）（4）如果某一路段要求时速不超过50km/h，当汽车先后通过两个线圈上方的时间间隔小于0.5s时，拍摄系统才会被激活而拍下超速汽车的照片（如丙图）。则两个线圈之间的距离应设计为 7 m（保留到整数）。 10.小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量。其实验步骤如下：a先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔。b用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图所示当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为7.5Nc测出注射器全部刻度的长度为4cmd根据测量数据，算出大气压的值（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和刻度尺。（2）此注射器活塞的横截面积是0.625cm2。根据实验数据计算出大气压强是1.2105Pa（3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出 了下列可能的原因：橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；活塞与注射器筒壁间有摩擦；弹簧测力计的示数没有读准；活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因一定会使测量值小于真实值的是B 。A B C D（4）小红对小明所做实验进行改进，在完成a、b步骤，活塞口到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒，记下弹簧测力计的示数为1.2N”这一实验步骤，这是为什么？减小摩擦力对实验结果的影响 。11. 某综合实践活动小组在制作一个医用冷藏盒时，不知道给药品降温用冰好，还是盐水结成的冰好？他们动手测量了盐水的凝固点（1）在选择器材时，小明提出不要使用量程为2102的温度计，要使用量程为20102的温度计，这样考虑主要是基于什么假设？盐水的凝固点低于2（2）小明和小红分别通过实验得到了盐水的凝固图象如图所示，则小明所测盐水的凝固点是4。（3）他们同时发现所测得盐水凝固点并不相同，于是对比了双方实验过程，发现烧杯中装水都是200ml，小明加了1汤匙的盐，而小红加了3汤匙的盐，由此作出猜想：盐水的凝固点与盐水的浓度有关接着多次实验得出不同浓度盐水的凝固点，数据记录如下表：盐水浓度（%）03691215182124273036凝固点（）02468111518171.80.40分析表格中数据可知，当盐水浓度增大时，其凝固点先降低后升高。（4）小明由表格数据得到盐水浓度为21%时凝固点最低，其值为18，你认为他的判断准确吗？准确（准确/不准确），你判断的理由是当盐水浓度增大为24%时，其凝固点为17（5）你认为给冷藏盒中药品降温最好选用适当浓度盐水结成的冰（冰/适当浓度盐水结成的冰）12. 某同学要探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是他准备了不同质量的小铁球（质量已知）、细绳、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图所示。（1）实验器材中还应该有停表。（2）他将实验过程中测量的数据记录在下表中，分析数据可知，单摆来回摆动一次的时间只与摆长有关，该实验所用的科学探究方法是控制变量法。实验次数摆幅（cm）小球质量（g）摆长（cm）时间（s）11030801.821040801.831540801.8415401002.0（3）实验完成后，该同学用质量为20g和50g两个小铁球，分别制做成摆成为80cm和100cm的两个单摆，根据上面实验结论可推测，这两个单摆来回摆动一次的时间应分别是1.8s和2.0s。13. 探究篮球反弹性能的强弱与哪些因索有关?【猜想与假设】猜想一：可能与篮球的材质有关；猜想二：可能与篮球的质量体积（或球内气压等）有关【制定计划与设计实验】在探究猪想一时，我们只选择材质不同、其他因素都相同的篮球设计了以下实验方案方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度；方案二：其他条件都相同，将不同的篮球从同一高度自由下落观察比较它们反弹后的高度方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度观察比较它们所需自由下落高度【评估与交流】(1)按照方案一探究，其不足之处是不容易控制手向下拍的力相等(2)按照方案二探究篮球反弹后的高度越高，反弹性能就越强；像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们把这种研究方法称之为转换法。(3)按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越弱【拓展应用】类比于机械效率，我们可以用篮球反弹后的机械能与反弹前的机槭能的比值来描述篮球反弹性能的强弱，其值越大，则反弹性能就越强14. 涂在手上的酒精比涂在手上的水干得快，壶中的水比壶中的食用油干得快小明猜想：液体蒸发的快慢可能与液体的种类有关。（1）为此，小明用一根两端开口的直玻璃管、塑料板、电子手表、笔、温度相同的水、大豆油和酒精设计了如下实验方案：A在玻璃管上端附近画一标记线，并将下端竖直插入水中，直到管内水面到达标记线；B用手指堵住玻璃管上端管口，将玻璃管从水中取出；C将玻璃管移到塑料板上方，放开手指，让水滴在塑料板上并开始计时；D用同样的方法先后取出大豆油和酒精滴在塑料板上并计时；E记录液滴变干所用的时间t，得出结论。用玻璃管取液体，是利用_大气压_的作用。该实验方案有不妥之处，请指出一点：_把液滴滴在塑料板上_，理由是：_不容易控制液滴表面积相同_。（2）小明改进方案后，通过实验得到：相同条件下，t酒精t水t大豆油。从分子动理论的角度分析，酒精蒸发快的原因可能是分子间作用力较_小_。缘于此，可以推断水的沸点应比大豆油_低_。15. 某校科技小组的同学们用PTC元件(即半导体陶瓷材料)制作了一个电加热保温杯。常温下的凉开水放在杯内可加热至60，并利用这种元件的特性设定保温温度为60。已知所用的PTC元件的阻值RT随温度的变化关系如图甲，使用时PTC元件如图乙接入家庭电路中。请回答下列问题：（1）当温度为60时，电路中的电流是 22 mA，通电1min，PTC元件消耗的电能是 290.4 J。（2）PTC元件的最大电功率是 24.2 W。（3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变。从图甲可以看出，当它的温度高于60时， 电阻增大，根据P=U2/R，它的发热功率减小，发热功率小于散热功率 ，温度下降；当温度低于60时，电阻减小，同理，发热功率增大，发热功率大于散热功率 ，温度上升。因此保温杯中的水可以保持在60左右。16. 如图所示，台秤上放置一个装有适量水的烧杯，已知烧杯和水的总质量为600g，杯的底面积为100cm2,将一个质量为600g、体积为300cm3的长方体实心物体A用细线吊着，然后将其一半浸入烧杯的水中（烧杯的厚度忽略不计，杯内水没有溢出，g=10N/kg)。则： 物体A的密度是 2 g/cm3，当物体A的一半浸入水中后，如图，水对烧杯底部的压强增大了 150 Pa。 物体A所受的浮力为 1.5 N，细线对物体A的拉力为 4.5 N,台秤的示数为 7.5 N，此时烧杯对台秤的压强为 750 Pa。11