1、题型专题(七)创新实验题【考点透析】开放、创新实验题主要考查设计和操作实验的能力,对动手和语言表述能力的要求较高。创新实验常以新材料为背景,主要考查物理方法(控制变量法、转换法)的应用、开放性填空、数据分析和处理、现象解释及根据现象总结规律等。1.2019宜昌小明同学用图T7-1甲的装置探究小车在斜面上的运动。他将小车从斜面顶部A处由静止释放,测出小车从A滑到斜面底部C处的时间t1=2.6 s;再次将小车从A处由静止释放,测出小车从A滑到斜面中点B处的时间t2=1.8 s。图T7-1(1)通过小明的测量数据可以判断,小车在前半程的平均速度(选填“大于”“等于”或“小于”)全程的平均速度。(2)
2、小明想测量小车在整个运动过程中后半段的平均速度,他应该将小车从(选填“A”或“B”)处由静止释放,并在B处开始计时,在C处停止计时。(3)物体运动的情况还可以通过另一种办法即时测定、显现出来。位置传感器利用超声波测出不同时刻小车与它的距离,计算机就可以算出小车在不同位置的速度,如图乙所示。屏幕图像如图丙所示,横轴为时间,纵轴为速度,通过图像可以看出小车在斜面上滑下时是做(选填“匀速”或“加速”)运动的;小车到达坡底时的速度为m/s。2.小明利用易拉罐做了几个物理小实验:(1)如图T7-2甲所示,在易拉罐中注入少量的水,用酒精灯对易拉罐加热,待罐口出现白雾时,将罐口堵住,撤去酒精灯,让易拉罐冷却
3、,观察到易拉罐变瘪了,这一现象说明了的存在。图T7-2(2)如图乙所示,用易拉罐制作一个简易针孔照相机,在易拉罐底部中央戳一个小孔,将易拉罐的顶部剪去后,蒙上一层半透明的塑料薄膜,用它观察窗外景物时,在塑料薄膜上能看到窗外景物(选填“倒立”或“正立”)的像,像形成的原理是光的。(3)如图丙所示,将两个易拉罐瓶放置在水平桌面上,为了能让两易拉罐间距离增大,可用吸管按图中箭头_(选填“A”或“B”)所示的方向吹气。(4)如图丁所示,用与塑料薄膜摩擦过的塑料管靠近易拉罐,易拉罐(选填“可能”或“不可能”)被吸引。3.2019荆门学习了密度后,张磊尝试利用身边的器材测量盐水和小石块的密度。他找到一个圆
4、柱形的硬质薄壁塑料茶杯,杯壁上标有间距相等的三条刻度线,最上端刻度线旁标有600 mL,接下来的操作是:(1)他用刻度尺量出最上端刻度线距离杯底的高度如图T7-3甲所示,则刻度尺示数为cm,将空茶杯放在电子体重计上显示示数为0.10 kg。图T7-3(2)向杯中注入配制好的盐水直到液面到达最下端刻度线,此时体重计显示示数为0.32 kg,则可求得盐水密度为_kg/m3。(3)向杯中轻放入小石块,小石块沉到杯底,继续放入小石块,直到液面到达中间刻度线处,如图乙所示,此时小石块全部在液面以下,体重计显示示数为0.82 kg,则小石块的密度为kg/m3。(4)根据以上操作还可求得放入小石块后茶杯对体
5、重计的压强为Pa,盐水在杯底处产生的压强为_Pa。(g取10 N/kg)4.小明在玩“水枪”玩具时,发现“水枪”水平放置,如果推动活塞的速度越快、水枪离地面的高度越高,水就会射得越远,据此,他提出了如下猜想:在空中水平抛出的物体,落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关。为验证猜想,小明找来了如图T7-4所示装置进行实验。图T7-4(1)让小球从斜槽上自由滚下,是为了使小球到达水平槽时具有一定的;小球从斜槽滚下时,重力势能_(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)保持不变,分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离sA、sB、sC,发现sAsB
6、sC,这表明:空中水平抛出的物体,落地的水平距离与有关。(3)逐步降低抛出点离地面的高度,分别记为h1、h2、h3,每次都让同一小球从斜槽上A位置由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3,发现s1s2s3。这表明:空中水平抛出的物体,落地的水平距离与_有关。(4)若在水平槽上铺上毛巾,使抛出点离地面的高度为h3,让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下,测出小球落地的水平距离为s4。根据上述实验的结果,应该有s4(选填“”“”或“=”)s3。5.2019广东小明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,发现蜡烛火焰飘忽不定、像与物对比难以判定等问题,小明和老师、同学一起
7、对实验装置进行了一系列的创新。创新点如图T7-5所示:光具座上凸透镜所在位置为零刻度,数值向左、向右依次增大;在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状的LED灯替代蜡烛;光屏上标有同样的均匀格子。图T7-5(1)请分析创新后实验装置的优点:可以直接读出物距以及;光屏上成像更清晰、;从光屏上可以准确得出像与物的关系。(2)完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,还可以更换(或增加)实验器材进行拓展探究,请仿照示例写出两种不同方案。项目更换(或增加)实验器材及操作探究的问题示例用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分探究凸透镜没被遮挡部分的成像情况方案1方案26.2019连云港船只停泊在岸边时,常常将缆绳缠绕在码头
8、的立柱上,为什么缆绳要缠绕多圈呢?某校课外兴趣小组展开了研讨,他们猜想:绕绳的圈数越多,绳和立柱间的摩擦力越大,且摩擦力与绕绳的圈数成正比。为了验证猜想,该兴趣小组的同学设计了如下的实验进行探究。(1)如图T7-6甲所示,将弹簧测力计挂在铁架台上,用棉线将重物挂在弹簧测力计下方,测出其重力为7.6 N,将数据记录在下表中。图T7-6棉线绕的圈数弹簧测力计的示数F/N摩擦力的大小f/N07.6012.94.721.16.5340.27.450.17.5(2)如图乙所示,将铁棒固定在铁架台上,将棉线在铁棒上绕1圈,读出弹簧测力计的示数为2.9 N,老师告诉同学们,用重力减去弹簧测力计的示数,就可以
9、算出棉线和铁棒之间的摩擦力,随后同学们算出此时的摩擦力为4.7 N。(3)逐渐增加棉线绕在铁棒上的圈数,重复实验,直至弹簧测力计的示数接近于0,并将有关数据记录在表格中。(4)棉线绕3圈时,弹簧测力计示数如图丙所示,此时示数为N,棉线与铁棒之间的摩擦是(选填“静摩擦”或“滑动摩擦”),该摩擦力的大小为N。(5)分析实验数据,在弹簧测力计的示数接近0之前,关于摩擦力与绳子缠绕圈数之间关系的探究结论是 。7.小华在电视节目里看到,在气温低于0 的寒冷冬季,为保障交通安全,交警在积雪的路面上撒盐,路面的积雪就会熔化;在没撒盐的道路上,汽车反复碾压也会使积雪熔化,她对上述积雪熔化的原因作出如下猜想:A
10、.加盐可能使冰雪在低于0 时熔化;B.汽车碾压增大了压强,冰雪就可能在低于0 时熔化;C.汽车碾压使冰层变薄了,冰雪就可能在低于0 时熔化。为验证她的猜想,同学们用冰块模拟冰雪进行了如下探究:(1)在气温较低时,将冰块放入易拉罐中并加入适量的盐,用筷子搅拌大约半分钟,观察到有些冰块已经熔化,用温度计测量罐中冰水混合物的温度,温度计示数低于0 ,证明猜想A是(选填“正确”或“错误”)的;同时观察到罐底出现了白霜,这是发生了 (填物态变化名称)现象。(2)如图T7-7所示,在气温低于0 的室外用窄长凳支起甲、乙、丙三块冰块,甲和乙的厚度相等并大于丙的厚度,把完全相同的三根细钢丝分别挂在冰块上,钢丝
11、下分别挂上体积相同的实心铁块和泡沫块,过一段时间后,甲、丙上的钢丝都陷入冰块中相同的深度,乙上的钢丝未明显陷入冰块。通过对比甲、乙中钢丝陷入冰块的情况可知:甲中钢丝下的冰受到的压强(选填“增大”“减小”或“不变”),使冰发生了熔化,此时冰的熔点_(选填“高于”“低于”或“等于”)0 ,说明猜想B是(选填“正确”或“错误”)的,比较甲和丙则可说明猜想_是错误的。图T7-78.图T7-8甲是中间镂空的玻璃砖形成的空气凸透镜,当一束平行光射向空气凸透镜时,出射光线是会聚还是发散?请你进行以下探究:图T7-8(1)图乙是中间镂空的玻璃砖形成的空气棱镜,请在图乙中画出光线O1O2从空气进入玻璃后折射光线
12、O2T的大致位置。(2)对比分析图甲、乙,可以猜想:图乙中空气凸透镜对光线有作用。(3)将空气凸透镜正对着太阳光,用白纸当在另一侧来回移动,通过在白纸上能否观察到很小、很亮的,说明(2)中的猜想是否正确,这是通过的方法验证猜想。9.2019随州物理实验兴趣小组间开展竞赛活动,甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽(如图T7-9所示),乙组同学通过测量:滑轮组下方所挂重物重力为G,重物被匀速提升的高度为H,乙组同学施加在滑轮组绕绳自由端的拉力为F,该自由端移动的距离为h;通过3组实验(数据见下表)乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。图T7-9实验次数123G/N5.08.011.
13、0F/N2.03.04.1H/cm10.015.020.0h/cm30.145.160.2假设你是乙组成员,请判断:动滑轮实际被使用的个数是(选填“一个”或“两个”);滑轮组中所有动滑轮及动滑轮间的连接物的总重力约为(选填“1 N”“2 N”或“3 N”);当提升重物重力为G=4.0 N时,该滑轮组的机械效率最接近(选填“80%”“33%”或“25%”);乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美,请你提出一条产生误差的原因:。10.2019扬州如图T7-10甲所示是路边交通指示牌,通过横杆A、B与立柱相连,细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。图T7-10(1)小明猜想可能是
14、空心圆柱比空心方柱的抗压能力强。为此设计了下面的探究活动,如图乙所示,分别在圆纸管和方纸管上面施加压力,观察并记录纸管的形变情况,如下表所示:压力/N36912圆纸管完好完好完好完好方纸管完好完好严重瘪严重瘪在探究过程中,除了要保持纸管的材料、长度、横截面积相同外,还要保持纸管的相同。小明经过多次实验验证了自己的猜想是正确的。(2)图甲中指示牌和立柱的总质量是300 kg,指示牌长为4 m,高为2.5 m,A、B间距离为1 m。忽略指示牌与立柱之间的距离,g取10 N/kg。立柱对横杆B的作用力的方向是,大小是N。横杆B对立柱压力的受力面积为400 cm2,则横杆B对立柱的压强是Pa。立柱固定
15、在地面上,为了增加立柱的稳定性,最好在立柱底座的(选填“左”或“右”)侧增加固定螺丝。(3)请你写出生活中应用本实验结论的一个实例: 。11.2019连云港小明学习了电磁感应发电机一节内容后,他查阅了有关资料,知道在电磁感应现象中闭合电路之所以能产生电流,是因为在电路中产生了电压,为了探究这个电压,他买了一套如图T7-11甲所示的装置。图中有机玻璃管长度为1.5 m,当圆柱形强磁体(直径略小于有机玻璃管内径)从有机玻璃管中下落穿过线圈时,与线圈相连的电压显示器可以显示此时的电压大小。小明想利用此装置探究电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的关系。他进行了如下实验:(忽略强磁体
16、下落过程中所受阻力的影响)(1)小明将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在有机玻璃管A、B、C处,如图乙所示。他想探究的是电压与之间的关系。为了使实验效果对比明显,三个线圈之间的距离应该(选填“近一些”或“远一点”)。图T7-11(2)小明分三次在距管口90 cm处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件,每次都是从管口处由静止开始释放强磁体,记录的实验数据如下表所示。线圈匝数N/匝实验次数电压显示器示数U/V电压测量值U/V30012.622.5122.5032.4160015.035.0024.8435.1490017.687.5027.3837.45请
17、根据上表电压测量值和对应的线圈匝数在图丙中描点作图。分析图像可知: 。【参考答案】1.(1)小于(2)A(3)加速0.82.(1)大气压(2)倒立直线传播(3)B(4)不可能3.(1)15.00(2)1.1103(3)2.5103(4)2.051031.11034.(1)初速度减小(2)抛出点离地面的高度抛出的初速度(3)抛出点离地面的高度(4)解析(1)实验中,让小球从斜槽上自由滚下,是为了使小球到达水平槽时具有一定的初速度;小球从斜槽滚下时高度降低,质量不变,所以重力势能减小。(4)若在水平槽上铺上毛巾,由于毛巾的表面较粗糙,摩擦力大,小球抛出时的速度减小,则小球的动能减小,因此,根据上述
18、实验结果可知,小球落地的水平距离变小,即s4s3。5.(1)像距稳定大小(2)用茶色玻璃代替凸透镜探究平面镜成的像是实像还是虚像用一副近视眼镜放在LED灯与凸透镜之间探究近视眼的矫正原理6.(4)0.5静摩擦7.1(5)绕绳的圈数越多,绳和铁棒间的摩擦力越大,但摩擦力与绕绳的圈数不成正比7.(1)正确凝华(2)增大低于正确C8.(1)如图所示(2)发散(3)光屏光斑实验9.一个1 N80%存在摩擦力(合理即可)10.(1)质量(2)水平向左61031.5105右(3)各种管道(或笔管等)(合理即可)解析(2)忽略指示牌与立柱间距离,将指示牌视为杠杆,A为支点,重力为动力,动力臂l1=124 m=2 m,B点对其水平向左的力为阻力,l2=1 m,故立柱对横杆B的作用力水平向左,G=mg=300 kg10 N/kg=3103 N,由F1l1=F2l2得,F1 m=3103 N2 m,解得F=6103 N。横杆B对立柱的压强p=F压S=FS=6103N40010-4m2=1.5105 Pa。整体重心偏向左边,有向左倒的趋势,则应在右侧加固定螺丝。(3)生活中各种圆管道、笔管等都应用了该原理。11.(1)强磁体运动快慢远一点(2)如图所示在电磁感应现象中,产生的电压大小与线圈匝数成正比