专题10物理说理证明(原卷版)2

专题10 物理说理证明
【解题技巧】
初中物理说理题的设计是千变万化的，答题时，要根据具体题目和题型采用不同的方法，做到题变我变，灵活组织相应的答案。

（1）把握问题重点。

（2）根据审题的几个方面确定答案要点，根据理顺的思路针对题目进行回答。

（3）除问什么答什么外，还应当对所答内容作必须的简要说明，以把问题说得清楚具体。

总之，应以简明扼要为原则。

证明题一般为公式书写证明过程，需要较强的数学能力
①明确科学本质，确定知识点，确定基本公式，并按照公式逐步推导，演化，替代；
②将科学结论转化为用科学公式表达，需要学生运用较多科学语言（文字或科学公式等），
并运用因果关系，体现一定逻辑顺序，来阐述、解释某一科学问题或科学现象的综合性试题
【例题精析】
一．光学相关证明
1．演绎式探究﹣﹣凸透镜成像规律：
凸透镜成像规律可以通过画光路图来理解。

（1）图中A'B'是物体AB经过凸透镜所成的像。

面出图中两条入射光线的折射光线，完成成像光路图。

（2）图中，物距OB用μ表示，像距OB'用v表示，焦距OF用f表示。

请运用几何知
识证明：1
u +
1
v
=
1
f。

2．如图所示，一条光线AO入射到平行玻璃砖CDEF上。

请完成下列两小题：（1）在图中作出进入和离开玻璃砖的光线的光路图；
（2）推导证明：离开玻璃砖后的光线与光线AO互相平行。

3．实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决。

请在图的两个方框中各画出一种组合方式（要在图中画清光束粗细的变化），分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系。

s＝s＝。

4．小明在用爷爷的老花镜研究凸透镜性质时，不小心将镜片摔成三块。

他不知道碎镜片的焦距是否与原透镜相等，于是他选取其中一块镜片（如图所示），通过实验来测量其焦距。

要测量所选镜片的焦距，需要的主要器材除了蜡烛外，还应有平行光源，光屏，刻度尺（填写器材名称）。

5．如图所示，自行车的尾灯本身并不发光，它是由许多角反射器组成的反光装置。

角反射器由相互垂直的反光面组成的，当汽车的灯光照射到它上面时，它能将光反射回来以引起司机的注意。

请证明入射光线与反射回来的光线平行。

二．力学相关证明
6．《“超人”揭密》
背景：一些表演者具有“超人”的力量，能在燃烧的炭、碎玻璃或钉子上行走而毫发无损。

据说，这一切皆来自于生命的力量，即意念高度集中而达到的一种精神力量。

这种精神力量可以对身体产生影响，身体因此变得能够承受最剧烈的疼痛，因为意念完全可以超脱肉体。

然而，如图甲所示，美国人身安全专家罗伯特•西西里亚诺，正在向世人表明，不具备超自然能力的人也可以在燃烧的木炭上行走。

图乙所示为英国魔术师汤姆•布里顿，正在练习把头垫在一个玻璃“枕头”上。

图丙苦行僧站立在钉子上的传统姿势。

分析与思考：大量的科学实验证明，所谓的这种超自然能力是不存在的。

那么，你怎样运用所学的科学知识解释上述现象？
7．在研究动能影响因素实验时，常用如图实验装置（不计摩擦）。

为了使小球到达水平位置时初始速度相同，需控制小球下落时的高度，这是为什么？查阅资料得，某处物体的重力势能大小等于该物体从此处运动至水平位置时重力对物体做的功。

（1）质量为m 的小球在A 处静止时，具有的重力势能大小为E p 为 ；
（2）已知，小球刚进入水平面B 点时，小球所具有的动能E k 可以表达为12mv 2，v 为此时的速度，则E p E k （选填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）请推导证明，小球在水平面上运动的初速度v 只和高度h 有关。

8．如图，斜面的长度为L ，高度为H ，利用该斜面将重物A 从斜面底端提升至顶端，现在重物的上面添加重物B ，A 与B 之间不滑动，每次提升，重物B 的重力不断增加，随着B 的重力的不断增加，请分析：（已知重物与斜面之间的摩擦力与重物总重力之间的比值为常数）
（1）拉力F 的大小将 （填写“变大”、或“不变”或“变小”）。

（2）斜面的机械效率将 （填写同上），并证明之。

9．将密度分别为ρ1和ρ2的甲乙两个实心小球，同时放入足量的水中，已知水的密度为ρ水，ρ1＞ρ水＞ρ2，则：
（1）若甲，乙两球体积相同，松手后，甲乙两球受到的浮力之比为 ；
（2）若甲，乙两球质量相同，松手后，甲乙两球受到的浮力之比为 ；
（3）现将甲乙两球同时浸没在水中，通过分析说明，放手后甲球下沉，乙球上浮。

10．如图所示，甲、乙两个材质均匀实心正方体分别放置在水平地面上，且它们各自对地面的压强相等。

若分别在两个正方体的上部，沿水平方向截去相同高度后，则甲、乙的剩余部分对地面的压强P 以及剩余部分质量m 的大小关系：P 甲＞P 乙，m 甲＞m 乙，请通过推导证明这个结论。

11．如图所示，密度均匀的细杆AB 与轻杆BC 用光滑铰链铰在B 端，A 、C 两端也用光滑铰链铰于墙上，AB ＝BC ，BC 杆水平，AB 杆与竖直方向成30°，此时AB 杆与BC 杆之间的作用力为F 1，如图甲所示。

设AB 、BC 的长均为d ，轻杆BC 重力不计，问：
（1）请在图甲中画出作用力F 1以及它的力臂L ，并求出力臂L 的大小（用d 表示）。

（2）若将两杆的位置互换，AB 杆与BC 杆之间的作用力为F 2，则F 1：F 2的值是多少？请推导证明。

12．如图甲，光滑斜面甲与水平面AB 平滑连接。

从斜面甲高H 处静止释放小球，小球运动到B 点静止。

如图乙，在AB 上的C 点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB ＝3AC ．回答下列问题
（1）如果小球从斜面甲高H 处静止释放，则小球在乙斜面到达的最大高度h 与H 的数量关系是怎么样的？为什么？答： 。

（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h ，小球应在甲斜面上多高处静止释放？请说明理由： 。

13．如图一个物体甲，先后两次分别在小物体乙和丙（乙、丙由同种物质制成，密度为ρ）的作用下浸没在水中，甲物体的上表面恰好与水面相平，甲、乙之间用细绳连接，请证明：V 乙
V 丙=ρρ−ρ水。

14．一个均匀实心物体与弹簧（所受重力和浮力均不计）的末端相连，浸没在液体中处于静止状态。

可以根据物体的密度ρ1与液体的密度ρ2之间的关系，对弹簧长度L 与原长L 0的关系作出判断，请利用学过的科学知识，推导出这些关系。

（推导中要求写出依据）
15．小明根据密度定义式ρ=m V 得出：同种物质，密度和质量成正比。

为了证明小明的说法是错的，小李做了如下的实验。

请帮他补充完整。

实验步骤：
（1）取一个铁块甲，用调好的天平测出铁块甲的质量为m 甲，记入表格；
（2）在量筒中倒入适量水，读出水的体积为V 0；
（3）把铁块甲放入量筒中使其 ，读出量筒示数为V 1，计算出铁块甲的密度ρ甲＝ ，记入表格；（请用测量出的物理量表示铁块甲的密度ρ甲）
（4）再取一个的铁块乙，使乙的质量 （选填“等于”或“不等于”）甲的质量，仿照测量铁块甲的步骤，得出乙的质量m 乙，乙的密度ρ乙，记入表格。

实验分析与结论：因为
ρ甲ρ乙 m 甲m 乙（选填“等于”或“不等于”），所以小明的说法
是错误的。

三．电学相关证明
16．电动机是一种使用广泛地动力机械。

从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。

如果某电动机线圈的电阻为R ，电动机工作时两端的电压为U ，通过电动机的电流为I ，请推导此电动机电能转化为机械能的效率η=U−IR U 。

17．如图所示，电源电压保持不变，R 为定值电阻，滑片P 在滑动变阻器的某一位置A 处和另一位置B 处时，电压表V 的示数分别为U 1、U 2，电流表A 的示数分别为I 1、I 2，若△U ＝U 2﹣U 1，△I ＝I 1﹣I 2，试证明：R =△U △I 。

18．如图是小科研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。

小科先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。

（1）在电动机未转动时（电路可视为纯电阻电路），t时间内电流在电路中产生的热量为（填写表达式），这是通过改变物体内能。

（2）在电动机转动时，电路消耗的电能电流在电路中产生的热量（填“大于”
“等于”或“小于”）。

（3）小科判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小科的判断正确吗？根据学过的知识予以证明。

19．如图所示电路，已知电源电压恒为12伏，R0为8Ω的定值电阻，滑动变阻器的最大电阻为16Ω，变阻器的总匝数为N．则：
（1）变阻器允许通过的最大电流不得小于多少？
（2）要使变阻器滑片P移动过程中电路的电流最小变化值不大于电路电流的1
100
I，则变阻器的匝数N不得小于多少？
20．如图是小叶测量一个小电风扇的机械效率时所用的电路图，小叶调节滑动变阻器的滑片至适当位置，再抓住风扇叶片，使风扇的电动机不会转动，合上开关，读出电压表和电流表的示数分别为U1和I1；接着放开风扇叶片，让电动机转动，读出电压表和电流表的示数分别为U2和I2；已知电源电压为U并保持不变。

由此请你回答：
（1）电动机转动时的电功率为。

（填写表达式，下同）
（2）电动机线圈电阻为。

（3）根据学过的知识推断U1和U2的大小关系。

（写出推断过程）。