2024中考物理三轮冲刺压轴题专项突破-创新性试验（有解析）

2024中考物理三轮冲刺压轴题专项突破-创新性试验
一、讲方法
创新型实验题往往源于课本、生活或者前沿科技知识，具有开放性、综合性和探索性，重点考查对实验原理的理解、对实验思想的领悟和对实验过程的掌握。这就需要我们留心生活，重点掌握课本上的实验，然后将创新实验和常规实验进行比较，通过挖掘隐含条件，抓重点字句进行分析推理等手段来进行解题。
二、学思路
铺垫
有一种用新型材料制成的电阻，小明通过实验探究电阻大小与某个预想的因素是否有关．他将该电阻、电流表和开关串联起来，接在电源两端．先用冷风使电阻降温，闭合开关，观测电流表示数为，并记录，断开开关．再用热风使电阻升温，闭合开关，观测电流表示数为，并记录．他发现．则小明所探究问题的自变量是： ．
【答案】 电阻的温度
【解析】 根据题意通过改变电阻的温度来改变电阻，从而改变电流，使得．故小明所探究问题的自变量是：电阻的温度．
故答案为：电阻的温度．
①明确实验目的 ②“温度低”的情况 ③“温度高”的情况 ④结果是电阻不同 ⑤改变的是温度
铺垫
如图所示，实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等，初温相同的煤油，完全相同的温度计，烧瓶内还分别装有阻值为的电阻丝和阻值为的电阻丝．实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱和开关各一个，电流表（己调零）和停表各一块，导线若干．小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”．小新的主要实验过程如下：
①将电阻箱、电流表及如图所示的装置甲等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值调为．
②闭合开关，同时按下停表开始计时，记录电流表的示数为，通电时间为时，停止计时，记录此时温度计的示数，断开开关．
③用如图所示的装置乙替换电路中的装置甲，将电阻箱的阻值调为，闭合开关，同时按下停表开始计时，观察电流表示数仍为，当温度计示数为，停止计时，读出通电时间，记录数据，断开开关．

甲 乙
于是小新认为“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”．
请根据以上叙述回答下列问题：
( 1 )小新实验过程中存在的问题： ．
( 2 )请你针对小新实验过程中存在的问题，写出改进措施： ．
【答案】 (1)没有控制通电时间相同
(2)去掉电阻箱和电流表，将、串联在电路中，在初温相同情况下通电，观察哪个温度计温度高．
【解析】 (1)由小新的实验步骤可知，先后两次将不同的电阻丝接入电路，控制了电流相同，但没有控制通电时间相同；
(2)由焦耳定律可知：电流流过电阻产生的热量跟电流的平方成正比，跟电阻的大小成正比，跟通电时间成正比，故研究电流流过电阻产生的热量跟电阻大小的关系时，应该控制电流及通电时间相同，小新实验过程存在的问题就是去掉电阻箱和电流表，将、串联在电路中，在初温相同情况下通电，观察哪个温度计温度高．
故答案为：去掉电阻箱和电流表，将、串联在电路中，在初温相同情况下通电，观察哪个温度计温度高．
①控制变量相同 ②电阻值不同 ③实验目的 ④情况一 ⑤结果一 ⑥情况二 ⑦结果二
压轴题
端午假日，小华随父母体验了一次快乐的乡村游．见到如图所示的一个老式风扇车，颇感兴趣，摇手摇杆产生的风，为什么能将从漏斗中漏下的谷粒与空壳分开呢？小华到家便进行了以下探究．
( 1 )【自制器材】
①利用废旧塑料板制成条形漏斗，废旧塑料杯切去杯底并在杯壁裁出缺口；仿照老式风扇车，组装成如图甲所示的装置；
②选用质量 的砂砾模拟谷粒和空壳；
③裁剪快餐盒盖用于收集砂砾．
( 2 )【进行实验】
①把快餐盒盖放在水平桌面上，将上述装置侧壁缺口朝下放在盒盖上方；
②取一小风扇正对进风口，再开启风扇并将砂砾倒入漏斗；
③待砂砾漏完，关闭风扇；
④观察盒盖上的砂砾，比较 ．
( 3 ) 【收集证据】实验结果如图乙所示，并记录在表中
砂砾质量 大 较大 小
砂砾水平运动的距离 近 较近 远
【分析论证】
① 由实验结果可知，在相同风速的作用下，质量较大的砂砾不容易被风吹远，其运动状态 发生改变（选填“容易”或“不容易”），即惯性较 （选填“大”或“小”）．
② 由此也可以说明惯性的大小与物体的 有关．
( 4 )【交流评估】为了使实验结论更科学，可以更换不同的物体或改变风速大小重复上述实验．
【拓展应用】
① 如果使用风扇车来分离谷粒和空壳，则在图中 口可收集到饱满的谷粒（选填＂＂或＂＂）．
② 如图丙所示，在无风的情况下，农场工人用铁锹将混合谷物斜向上抛洒出去，饱满的谷粒将落在离工人更 处（选填“近”或“远”），从而将谷粒与空壳分离．
【答案】 (1)不同
(2)砂砾水平运动的距离
(3)①不容易大
②质量
(4)①
②远
【解析】 (1)从漏斗中漏下的谷粒与空壳的质量不同，故选用质量不同的砂砾模拟谷粒和空壳．
故答案为：不同．
(2)要知道砂砾水平运动的距离是通过观察盒盖上的砂砾的位置 .
故答案为：砂砾水平运动的距离．
(3)①由实验结果可知，在相同风速的作用下，质量较大的砂砾不容易被风吹远，其运动状态不容易发生改变，即惯性较大．
故答案为：不容易；大．
②由此也可以说明惯性的大小与物体的质量有关，质量越大，惯性越大．
故答案为：质量．
(4)①因为质量越大，惯性越大，运动状态越不容易改变，谷粒的质量大于谷壳质量，谷粒的运动状态不容易改变，运动距离越近，故B口可收集到饱满的谷粒．
故答案为：B．
②饱满的谷粒质量越大，惯性越大，运动状态越不容易改变，运动后越不容易停下来，运动距离越远．
故答案为：远．
三、提能力
1 .下列问题中，属于可探究的科学问题的是（ ）
A.用“仰仪”这种天文观测仪器观测太阳的位置有什么好处？
B.声波的波长越大，声波的传播速度越大吗？
C.编钟发出的声音的音调高低跟编钟的钟体大小有关吗？
D.家庭电路中电流的频率跟哪些因素有关？
【答案】 BC
【解析】 A．用“仰仪”这种天文观测仪器观测太阳的位置的好处只有一个，那就是方便测量，没有可探究的问题，故A错误；
B．声波的大小与两个因素有关：声速和频率，故可以探究波长与速度的关系，故B正确；
C．音调的高低与物体振动的频率有关，还可能与编钟的钟体大小有关，故可以探究，故C正确；
D．家庭电路中电流的频率是固定的，不适合探究，故D错误．
故选BC．
2 .下列说法中正确的是（ ）
A.探究物体所受重力大小与物体的质量的关系时，物体密度是需要控制的变量
B.探究液体内部压强大小与液体的质量的关系时，液体密度是需要控制的变量
C.探究物体所受压力大小与物体所受重力大小的关系时，物体的受力面积是需要控制的变量
D.探究物体所受滑动摩擦力大小与物体所受重力大小的关系时，物体对接触面的压力是需要控制的变量
【答案】 BD
【解析】 A．探究物体所受重力大小与物体的质量的关系时，改变物体的质量，测出对应重力，找出规律即可，不需要控制物体密度不变，故A错误；
B．液体内部压强与液体的密度和液体的深度都有关系，探究液体内部压强大小与液体的质量的关系时，应控制液体的密度和深度相同，故B正确；
C．探究物体所受压力大小与物体所受重力大小的关系时，应改变物体的重力，观察压力的作用效果是否相同找出规律，不需要控制物体的受力面积不变，故C错误；
D．滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度都有关系，探究物体所受滑动摩擦力大小与物体所受重力大小的关系时，应控制物体对接触面的压力和受力面积相同，故D正确．
故选BD．
3 .研究发现，人体内部存在磁场，人体内部的磁场与人体健康密切相关．
( 1 )人体内部的磁场与地磁场相比很弱，若用磁感线描述人体内部的磁场和地磁场，则下列判断中合理的是（ ）
A.人体内部磁场的磁感线分布较疏 B.人体内部磁场的磁感线分布较密
C.两者磁场的磁感线疏密大致相同
( 2 )对人体内部磁场存在的原因提出猜想，请写出一种猜想及其依据： ．
【答案】 (1)A
(2)电流周围有磁场，人体内也有电流
【解析】 (1)磁场越强，反映在磁感线上分布较密，磁场越弱，反映在磁感线上分布较疏；人体内部的磁场与地磁场相比很弱，若用磁感线描述人体内部的磁场和地磁场，则人体内部磁场的磁感线分布较疏．
故选A．
(2)根据奥斯特实验，通电导体周围有磁场，对人体内部磁场存在的原因提出猜想：电流周围有磁场，人体内有电流．
故答案为：电流周围有磁场，人体内也有电流．
4 .有甲、乙两种不同品牌的保温杯，为了比较这两种品牌的保温杯盛水时的保温效果，小明按照科学探究的程序，明确了具体的探究问题，选择了适当的器材，在控制变量的前提下，在室内进行了实验，得到了一段时间内，甲、乙两种保温杯内水的温度的实验数据，根据数据绘制的图像如图所示．请你根据图像所提供的信息回答以下问题：
( 1 )小明探究的问题的自变量是 ．（选填选项前的字母）
A.保温杯的品牌 B.水冷却的时间 C.水的温度
( 2 )请比较甲、乙两种保温杯的保温效果： ．（选填选项前的字母）
A.甲保温杯的保温效果好 B.乙保温杯的保温效果好
C.甲、乙两种保温杯的保温效果一样好
( 3 )请估计实验过程中第小时的室温： ．
【答案】 (1)B
(2)B
(3)
【解析】 (1)根据图像可知，保温杯的保温效果通过水冷却的时间来探究．
故选B．
(2)由图像可知，从开始到第小时之间，任何时刻乙保温杯内水的温度均高于甲保温杯内水的温度，所以乙保温杯的保温效果更好．
故选B．
(3)从第小时开始，甲保温杯内水的温度不再降低，说明甲保温杯内水的温度和室温相同，为．
5 .小明同学想：物体从斜面的同一高度释放后滚动的快慢一样吗？他猜想物体滚动的快慢可能与物体的质量和形状有关．小明选择下列物品进行实验：一把米尺、一块塑料板、一个小球，同样规格的一只装满水的瓶子和一只空瓶子，如图所示．实验步骤如下：
①用塑料板搭成一个倾斜角度较小的斜面．
②将米尺横放在这块塑料板上，并握往它．
③将小球、装满水的瓶子和空瓶子放在斜面上．
④移走米尺，同时释放三个物体并现察它们滚动的快慢．
请回答下列问题：
( 1 )选取小球时应该注意的问题是 ．
( 2 )下面关于移走米尺的两种方案，你认为较为合理的是 （选填“A”或“B”）．
A.沿箭头方向，快速将米尺移走 B.沿箭头方向，快速将米尺移走
( 3 )在步骤④中，要判定物体滚动的快慢与物体的形状是否有关，你的观察对象和方法是： ．
【答案】 (1)小球与某一个瓶子的质量相同
(2)A
(3)观察小球和同质量的瓶子，看谁先到达底部
【解析】 (1)由题知，物体滚动的快慢可能与物体的质量和形状有关，选取小球与瓶子做实验时，小球和瓶子的形状不同，是探究物体滚动的快慢与物体形状的关系，所以，选取小球时，应控制小球与某一个瓶子的质量相同；
故答案为：小球与某一个瓶子的质量相同．
(2)若沿箭头方向，快速将米尺移走，小球、装满水的瓶子和空瓶子开始运动的时间不同，会导致测量的结果误差太大；若沿箭头方向，快速将米尺移走，小球、装满水的瓶子和空瓶子开始运动的时间基本相同，可以减小误差，故应选A；
故答案为：A．
(3)在步骤④中，要判定物体滚动的快慢与物体的形状是否有关，可以观察小球和同质量的瓶子，看谁先到达底部，先到达底部的速度大，滚动块，后到达底部的速度小，滚动慢．
故答案为：观察小球和同质量的瓶子，看谁先到达底部．
6 .为了比较活性炭和石英砂对泥水的过滤效果，小东选用的实验器材有：两个相同的下端带有漏水小孔的透明圆柱形容器甲和乙，活性炭、锰砂、石英砂、鹅卵石四种过滤材料．在甲容器里依次装入活性炭、石英砂、锰砂、鹅卵石四种过滤材料，每种材料的厚度均为，如图甲所示．在乙容器里依次装入石英砂、锰砂、鹅卵石三种过滤材料，每种材料的厚度均为，如图乙所示．把摇晃均匀的一瓶泥水分成相等的两份，分别缓慢全部倒入甲、乙两容器中，发现经甲容器过滤后的泥水比经乙容器过滤后的泥水透明程度高．于是小东得出了结论：活性炭对泥水的过滤效果比石英砂对泥水的过滤效果好．
( 1 )请写出小东实验过程中存在的问题： ．
( 2 )请你针对小东实验过程中存在的问题，写出改正的步骤： ．
【答案】 (1)甲容器中活性炭上面的过滤材料与乙容器中石英砂上面的过滤材料不同
(2)将甲乙两容器清空后，在甲容器中依次放入活性炭、锰砂、鹅卵石，材料厚度均为，在乙容器中依次装入石英砂、锰砂、鹅卵石，材料厚度均为．
【解析】 (1)小东实验过程控制的材料不同，即甲容器中活性炭上面的过滤材料与乙容器中石英砂上面的过滤材料不同．
故答案为：甲容器中活性炭上面的过滤材料与乙容器中石英砂上面的过滤材料不同．
(2)改正的步骤：将甲乙两容器清空后，在甲容器中依次放入活性炭、锰砂、鹅卵石，材料厚度均为，在乙容器中依次装入石英砂、锰砂、鹅卵石，材料厚度均为．
故答案为：见解析．
7 .各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请你仿照图中给出的两个示例，写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例．
【答案】 电风扇在工作过程中消耗电能，转化为机械能；干电池使用过程中消耗化学能，得到电能；太阳能热水器工作过程中将光能转化为内能．
【解析】 自然界中的各种现象都有联系，其联系的实质都是各种能量之间的相互转换．现实生活的各种设备在工作过程中，必然伴随着能量转换．
故答案为：电风扇在工作过程中消耗电能，转化为机械能；干电池使用过程中消耗化学能，得到电能；太阳能热水器工作过程中将光能转化为内能．
8 .我们生活在电磁波的海洋中，生活中有很多的设备都是利用电磁波来通信的，例如手机之间的通信．当需要防止（或屏蔽）电磁波干扰时，通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开，避免电磁波进入，这种做法就是电磁屏蔽．中国科技馆有一个金属小屋，侧面的大窗上镶嵌着一块电磁屏蔽玻璃，如图所示．请你用一部或两部手机检验这块电磁屏蔽玻璃是否能够屏蔽电磁波．写出实验步骤和判断方法．
【答案】 准备两部手机，在金属小屋中放置一部为，室外放置一部用于拨打电话，打开金属小屋电磁屏蔽玻璃，用向打电话，看是否能够接通；然后将手机放入封闭的金属小屋，安好电磁屏蔽玻璃，再用向打电话，查看是否接通．上述实验步骤分别重复三次，对实验结果进行记录并分析．如果放下电磁屏蔽玻璃时，如果无法接通而打开时可以接通，说明电磁屏蔽玻璃对电磁波具有屏蔽效果．
【解析】 故答案为：准备两部手机，在金属小屋中放置一部为，室外放置一部用于拨打电话，打开金属小屋电磁屏蔽玻璃，用向打电话，看是否能够接通；然后将手机放入封闭的金属小屋，安好电磁屏蔽玻璃，再用向打电话，查看是否接通．上述实验步骤分别重复三次，对实验结果进行记录并分析．如果放下电磁屏蔽玻璃时，如果无法接通而打开时可以接通，说明电磁屏蔽玻璃对电磁波具有屏蔽效果
9 .如图所示，王老师在圆柱形玻璃杯内装满水，用平滑的塑料薄片紧贴水面盖住杯口，压紧后将杯子倒置，水和塑料片都不会掉下来．接着将倒置的杯子悬挂在玻璃钟罩内，封闭钟罩后用抽气机持续抽出钟罩内的空气，直至塑料片掉下．已知杯中水和塑料片总质量为，倒置后杯和水与塑料片的接触面积为．（不考虑分子间作用力）
( 1 )塑料片不掉下来说明了 的存在，通过计算可知，当钟罩内气压降到 时，塑料片会掉下；（取）
( 2 )王老师在实际操作中发现，抽气至钟罩内气压为时，玻璃杯内出现了一些小气泡，继续抽气至钟罩内气压为时，塑料片就掉下了．请你对此时塑料片掉下的现象作出合理的解释： ．
【答案】 (1)大气压
(2)由于空气进入玻璃杯，使杯内水对塑料片向下的压强增大，导致现在塑料片会掉下时，钟罩内气体托住塑料片向上的压强小于原来塑料片会掉下时气体对它向上的压强。
【解析】 (1)1：塑料片不掉下来是因为受到了大气压的作用．
2：水和塑料片的总重力为；由于大气压力的存在使得玻璃片不下落，则大气产生的压力等于水和玻璃片的重力，即；
则大气的压强为：．
(2)塑料片由于受到大气的压力，所以才不会下落，当逐渐抽出里面的气体时，里面出现了气泡，由于空气进入玻璃杯，使杯内水对塑料片向下的压强增大，导致钟罩内气体托住塑料片向上的压强小于原来塑料片会掉下时气体对它向上的压强．
10 .小科用如图甲所示的实验仪器探究“电流与电阻的关系”，滑动变阻器的规格为“ ”，间接入的定值电阻的阻值为．
( 1 )【实验步骤】
连接电路：完成图甲中的连线，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；
( 2 ) 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，读出电流表示数并记录，此时滑片在中点附近；
断开开关，在间换接的定值电阻；
闭合开关，读出电流表示数并记录；
断开开关，在从间分别换接、和的定值电阻，依次重复步骤④．
【实验数据】
电阻
电流 ★
间接的定值电阻时，电流表示数如图乙所示，则表中“ ★”处的数值为 ．
( 3 )【数据分析】小科找不出上述数据的定量关系．而其他同学都通过实验得出了“电压不变时，通过导体的电流与这段导体的电阻成反比”的正确结论．
【实验反思】
小科得不到正确结论的原因是 ，需要重新实验．
( 4 )根据小科的实验数据，通过进一步分析计算可以发现，当间的阻值变小时，电池组两端的电压将 （填“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】 (1)使滑动变阻器的右下接线柱与开关的右接线柱相连，如下图所示．
(2)
(3)小科实验时未控制电阻两端的电压不变
(4)变小
【解析】 (1)要使滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据实物图中滑片的位置可知，需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路；
故如图所示．
(2)根据电流表的量程分度值以及指针的位置读出电流表的示数；
故答案为：．
(3)探究电流与电阻关系时，需控制电阻两端电压不变；
故答案为：小科实验时未控制电阻两端的电压不变．
(4)根据滑片在中点附近可知滑动变阻器接入电阻为，根据表中的数据和可知电池组两端电压与阻值的关系，当间的阻值变小时，电池组两端的电压将变小．
故答案为：变小．
11 . 小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验，现有电源（电压为的整数倍且保持不变）、待测电阻、电流表、电压表（只有档完好）、滑动变阻器（标有“”字样）、电键以及导线若干．实验中，小华正确连接断路，且使变阻器接入电路中的电阻最大，闭合电键时电表示数如图（）、（）所示．
小华的实验记录
实验序号 电压表示数（） 电流表示数（）
1 1.4 0.30
2 … …
3 … …
( 1 )通过计算说明实验所用电源的电压．
( 2 )小华移动变阻器的滑片，观察到电表示数变化范围较小．然后他调整了电表的接入位置重新实验：
（）根据图中电表的示数等信息判断，在闭合电键时能否使变阻器接入电路中的电阻最大，并简述理由．
（）根据小华重新实验中所记录的一组数据（见表），计算待测电阻的阻值（精确到）．
【答案】 (1)电源电压应为.
(2)（）故闭合电键时不能将变阻器接入电路中的电阻最大，因此时变阻器的电压超过了电压表的量程.
（）待测电阻为．
【解析】 (1)电压表、电流表均选用小量程，分度值分别为、，电压表示数为，
电流表示数I=0.16A，因电路连接正确，电压表测定值电阻的电压，，滑动变阻器连入电器中的电阻最大，，变阻器的电压
，根据串联电路电压的特点，电源电压．根据电压为2伏的整数倍且保持不变，考虑到测量中的误差，
故电源电压应为.
(2)（）电流表只能串联在电路中，改变连接的位置对其示数没有影响，可知此表一定是电压表，因原电路连接正确，电压表并联在定值电阻两端，调整了电表的接入位置重新实验，故电压表现并联在变阻器的两端了．若将变阻器接入电路中的电阻最大，由题中条件知，变阻器的电压，
超出电压表﹣的量程，故闭合电键时不能将变阻器接入电路中的电阻最大.
（）电压表改接后的读数为，定值电阻的电压，由表中记录的一组数据，此时电流，待测电阻．
答：（）故闭合电键时不能将变阻器接入电路中的电阻最大，因此时变阻器的电压超过了电压表的量程.
（）待测电阻为．