2024年中考物理二轮复习压轴题专项练习--创新性实验（含解析）

创新性实验
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.
学思路
铺垫1
有一种用新型材料制成的电阻，小明通过实验探究该电阻大小与某个预想的因素是否有关①.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⑤是： .
铺垫2
如图4-1-1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10Ω的电阻丝R 和阻值为5Ω的电阻丝R 。 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③”.
小新的主要实验过程如下：
①将电阻箱、电流表及图4-1-1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5Ω④.
②闭合开关，同时按下 停表开始计时， 记录电流表的示数为0.3A，通电时间为2min时，停止计时，记录此时温度计的示数40℃， 断开开关.
③用如图4-1-1所示的装置乙替换电路中的装置甲，将电阻箱的阻值调为 10Ω. 闭合开关，同时按下停表开始计时，观察电流表示数仍为0.3A. 当温度计示数为40℃时，停止计时，读出通电时间5min,⑦记录数据, 断开开关.
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： .
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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4-1-2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：
【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4-1-3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.
【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 .
【收集证据】实验结果如图4–1–3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 (选填“容易”或“不容易”)发生改变，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.
【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4-1-2中 (选填“A”或“B”)可收集到饱满的谷粒；
(2)如图4–1–3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 (选填“近”或“远”)处，从而将谷粒与空壳分离.
提能力
1. (多选)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
2. (多选)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
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 (选填“A”“B”或“C”).
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.
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，根据数据绘制的图象如图4-1-4所示.请你根据图象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5小时的室温： ℃.
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4-1-5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，并握住它；
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观察它们滚动的快慢.
请回答下列问题：
(1)选取小球时应该注意的问题是 小球与某一个瓶子的质量相同.
(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a方向，快速将米尺移走
B.沿箭头b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:
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3cm，如图4–1–6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3cm，如图4–1–6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： .
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4–1–7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.
8.我们生活在电磁波的海洋中，当需要防止电磁波干扰时，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4-1--8所示. 请你自选器材设计一个实验，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.
9. 如图4-1-9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 100g，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 Pa时，塑料片会掉下. (g取 10N/kg)
(2)王老师在实际操作中发现，抽气至钟罩内气压为30kPa时，玻璃杯内出现了一些小气泡，继续抽气至钟罩内气压为8kPa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: .
10.小科用如图4-1-10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“10Ω 1A”，AB间接入的定值电阻的阻值为25Ω.
【实验步骤】
①连接电路：完成图4-1-10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P，使电压表示数为3.0V，读出电流表示数并记录，此时滑片 P在中点附近
③断开开关，在AB间换接20Ω的定值电阻；
④闭合开关，读出电流表示数并记录；
⑤断开开关，在AB间分别换接 15Ω、10Ω和5Ω的定值电阻，依次重复步骤④.
【实验数据】
电阻 R/Ω 25 20 15 10 5
电流 I/A 0.12 0.14 0.16 0.20 ★
AB间接5Ω的定值电阻时，电流表示数如图4-1-9乙所示，则表中“★”处的数值为 .
【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】
(1)小科得不到正确结论的原因是 ，需要重新实验.
(2)根据小科的实验数据，通过进一步分析计算可以发现，当AB间的阻值变小时，电池组两端的电压将 (选填“变大” “变小”或“不变”).
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2V的整数倍且保持不变)、待测电阻 R、电流表、 电压表 (只有0~3V 挡完好)、滑动变阻器 (标有“20Ω2A”字样)、开关以及导线若干.实验中，小华正确连接电路，且使变阻器接入电路中的电阻最大，闭合开关时电表示数如图4-1-11甲、图4-1-11乙所示.
小华的实验记录如下：
实验序号 电压表示数 (V) 电流表示数 (A)
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：
①根据图中电表的示数等信息判断，在闭合开关时能否使变阻器接入电路中的电阻最大，并简述理由.
②根据小华重新实验中所记录的一组数据 (见上表)，计算待测电阻 R，的阻值 (精确到0.1Ω).
第一节 创新性实验
学思路
铺垫1
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I 铺垫2
答案 (1)未控制通电时间相同；
(2)去掉电阻箱和电流表，将两电阻丝串联在同一电路中，通电一定时间， 比较温度计的示数.
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)可以去掉电阻箱和电流表，直接将两个电阻丝串联在同一电路中，通电相同时间，比较温度计的示数即可.
压轴题
答案 自制器材: (2)不同;进行实验: (4)砂砾水平运动的距离；分析论证：(1)不容易；大；(2) 质量; 拓展应用: (1) B; (2) 远
解析 自制器材： (2)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；
进行实验： (4)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；
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，其运动状态不容易发生改变，即惯性较大；
(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；
拓展应用： (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；
(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.
真题演练
1. 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.
2. 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.
3. (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.
4. 答案 (1) B; (2) B; (3) 20
解析 (1)由题意可知，此实验是为了比较两种品牌的保温杯盛水时的保温效果，而保温效果是通过水冷却的时间体现出来的，所以其自变量是水冷却的时间，而保温杯的品牌不是探究的自变量，故B符合题意；
(2) 由图象可知，在相同时间内，乙的水温下降较慢，甲的水温下降较快，所以乙保温杯的保温效果好，故B符合题意；
(3)由图象可知，当温度降到 20℃时，温度不再变化，所以室温为20℃，第5小时室温当然也是20℃.
5. 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；
(2)若沿箭头b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a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;
(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，滚动慢观察小球和同质量的瓶子，看谁先到达底部.
6. 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3cm，在乙容器中依次装入石英砂、锰砂、鹅卵石， 材料厚度均为3cm.
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；
(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3cm，在乙容器中依次装入石英砂、锰砂、鹅卵石，材料厚度均为3cm.
7. 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.(其他合理即可)
8. 答案 实验器材：两部手机；
实验方法：把一部正常的手机放在电磁屏蔽玻璃箱内，用另一部手机拨打这部手机的号码，听手机是否放出铃声，看手机是否接收到来电信号；
判断方法：如果电磁屏蔽玻璃箱内的手机接收不到信号，说明电磁屏蔽玻璃有屏蔽作用；如果手机接收到信号，说明电磁屏蔽玻璃没有屏蔽作用.
9. 答案 (1) 大气压; 800; (2) 当逐渐抽出里面的气体时，里面的压强会慢慢减小，大气对塑料片的压力会减小，当压力小于水和塑料片的重力时，塑料片就会下落
解析 (1)塑料片不掉下来是因为受到了大气压的作用；
水和塑料片的总重力为 G = mg = 0. 1kg×10N/kg=1N； 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 F= 1N;
则 大 气 的 压 强 为: =800Pa;
(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，气泡会产生向下的压力，使得玻璃片受到的压力变大，外界大气对塑料片的压力会减小，当压力小于水和塑料片的重力时，塑料片就会下落.
10. 答案 0.26; (1) 没有控制电阻两端电压不变;(2)变小
解析
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根据图乙可知， 电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A, 示数为0.26A;
(1)探究电流与电阻关系时，需控制电阻两端电压不变；
根据表中数据和U=IR可知，电阻两端电压随阻值的减小而减小；因此小科得不到正确的结论是因为没有控制电阻两端电压不变；
(2)假设滑动变阻器的滑片在中点位置，则当 AB 间 的 阻 值 为 25Ω 时, 电 源 电 压:U=0.12A× (25Ω+5Ω) =3.6V;
当 AB 间 的 阻 值 为 20Ω 时, 电 源 电 压:U=0.14A× (20Ω+5Ω) =3.5V;
当 AB 间 的 阻 值 为 15Ω 时, 电 源 电 压:U=0.16A× (15Ω+5Ω) =3.2V;
当 AB 间 的 阻 值 为 10Ω 时, 电 源 电 压:U=0.2A× (10Ω+5Ω) =3V;
当 AB 间 的 阻 值 为 5Ω 时, 电 源 电 压:U=0.26A× (5Ω+5Ω) =2.6V;
通过上面的计算可知，当 AB间的阻值变小时，电池组两端的电压将变小.
11. 答案 解： (1)电压表、电流表均选用小量程, 分度值分别为0.1V、0.02A, 电压表示数为2.5V,
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 3.2V，根据串联电路电压的特点， 电源电压 根据电压为 2V的整数倍且保持不变，考虑到测量中的误差， 电源电压U应为6V；
(2)①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 >3V,
超出电压表0~3V 的量程，故闭合开关时不能将变阻器接入电路中的电阻最大；
②电压表改接后的读数为1.4V，定值电阻的电压U定'=6V- 1.4V=4.6V,由表中记录的一组数据， 此时电流 待测电阻
答:(1)所用电源的电压为6V;
(2)①故闭合开关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； ②待测电阻为15.3Ω.