第02篇 题型突破 题型07 课外实验与探究题

题型(七) 课外实验与探究题【题型特点与解题技巧】物理课外探究实验题是有综合性且有创造性的试题，学生要明确实验目的、实验原理。

根据实验方案，选择相应的实验材料、实验仪器、明确实验操作步骤等，还要注意应用物理实验方法，如控制变量法、转换法等等。

物理课外探究实验题的科学素材是取自于课外，但解题应用的还是课堂内获得的物理知识和能力。

类型一光学探究题1. 林红同学站在树阴下，看到地面上有许多光斑，如图T7-1所示，于是她想到了一个探究问题。

图T7-1[提出问题]树阴下光斑的形状与哪些因素有关呢？[设计并进行实验]林红同学和物理学习兴趣小组成员进行了实验，实验数据记录如下表。

小孔的形状□○△小孔的外径/mm 2 5 10 2 5 10 2 5 10地面光斑小孔距地10 cm□□□○○○△△△小孔距地20 cm○□□○○○○△△小孔距地40 cm○□□○○○○△△小孔距地80 cm○○□○○○○○△小孔距地100 cm○○○○○○○○○小孔距地120 cm○○○○○○○○○[分析论证]该兴趣小组的同学分析上表的结果，得出来一些结论，请你帮他们补充完整：(1)小孔成像是由于形成的。

(2)由于太阳距我们很远，到达地面的光线几乎是平行的，所以，当小孔到地面的距离足够小，地面上的光斑与小孔的形状是(选填“一致”或“不一致”)的，这(选填“是”或“不是”)太阳的像。

(3)根据表中记录的结果，当小孔的最大外径为5 mm，小孔距地面80 cm时，用一张卡片覆盖在“△”小孔上(相当于把孔变小)，遮住孔的一部分，让太阳光透过小孔，与不遮住小孔相比，光斑的形状(选填“变化”或“不变”)，亮度(选填“变亮”“变暗”或“不变”)；若将该孔从离地面80 cm逐渐远离至90 cm处，光斑的大小(选填“变大”“变小”或“不变”)，亮度(选填“变亮”“变暗”或“不变”)。

2. 林红同学在买烤肉串时，偶然发现了一个现象：通过烤炉上方看对面的人，感觉对面的人好像在晃动。

[提出问题]为什么通过烤炉看对面的人会感觉在晃动呢？[猜想与假设]林红想可能火炉上方的空气被加热后，其疏密程度在不断发生变化，光进入这种不均匀的热空气会发生折射，传播方向也在不断发生变化，因此看起来感觉对面的人在晃动。

[设计并进行实验]为了验证这种分析是否正确，林红利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，进行了如下的探究：(1)如图T7-2所示，林红将激光笔固定在桌面上并让光沿水平方向照射，用喷壶向激光笔的前方喷水雾，观察到激光笔发出的一束红光射向墙面，墙面上有一个红色光点静止不动，这说明光在均匀的空气中是传播的。

图T7-2(2)如果要让这束红光穿过不均匀的空气，接下来林红的做法应该是：。

(3)如果林红的分析是正确的，她观察到的现象应该是：。

3. 如图T7-3甲所示，是林红同学在中午时用透镜正对阳光做的实验，根据地上形成的小亮点的现象可知，该透镜是(选填“凹”或“凸”)透镜，林红在地上的影子是由于光的形成的。

由图示情景可判断：林红是在做测定透镜的实验。

然后，林红同学拿此透镜进行了以下实验探究：图T7-3(1)如图乙所示，林红调整蜡烛、透镜、光屏的位置，此时光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立、(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。

在放大镜、照相机和投影仪中，成像原理与其相同的是。

(2)在上面的实验中，当光屏上出现清晰的像时，如果林红用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上的像(选填符号)。

A. 只出现烛焰像的上半部分B. 只出现烛焰像的下半部分C. 出现烛焰完整的像，但像更小了，且变得更暗了D. 像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了(3)保持蜡烛的位置不变，移动透镜至如图T7-4甲所示位置，则林红的眼睛应该在图中(选填“a”“b”或“c”)处且朝着相应方向，才能观察到烛焰的像。

图T7-4(4)如图乙所示，点燃蜡烛，经过透镜在光屏上成清晰的、倒立、缩小的实像。

然后，林红在烛焰和透镜之间放一副近视眼镜，发现光屏上的像变模糊了。

近视眼镜的镜片为(选填“凹”或“凸”)透镜。

不改变眼镜和透镜的位置，要使光屏上再次呈现清晰的像，可以进行的操作是。

(5)林红将蜡烛换成发光二极管组成的“R”，眼睛在发光二极管和光屏中间位置，面向光屏观察，光屏上成的像应是如图丙所示的(选填序号)。

4. 在信息化时代，相机和手机都是常用的图像采集设备。

(1)如图T7-5甲所示，用相机拍照时，在芯片上所成的像是倒立、缩小的(选填“实”或“虚”)像；镜头靠近人时，像的大小将变，此时像会(选填“靠近”或“远离”)透镜；用相机拍摄远近不同的物体时，通过伸缩镜头，使像清晰地成在芯片上，这个操作过程便是“调焦”，如图乙所示。

图T7-5(2)林红同学发现手机不能“调焦”但成像也基本清晰，她将手机拿到爸爸工作的大学光学实验室去探究，实验数据如下表，分析表中数据可知手机镜头的焦距大约为。

次数 1 2 3 4 5 6 7物距10. 00 5. 00 2. 00 1. 00 0. 50 0. 10 0. 05u/m像距0. 500 0. 501 0. 502 0. 503 0. 505 0. 526 0. 556υ/cmA. 5 mB. 0. 5 mC. 0. 05 mD. 0. 005 m(3)请分析，手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因是：。

5. 随着手机用户的增多，伴随近视眼的增加，都是由于长时间用眼，造成用眼过度，眼睛的晶状体变厚，如图T7-6甲所示。

图T7-6[提出问题]林红同学为了弄清楚是不是因为晶状体变厚造成近视眼，同时想弄清楚是不是近视眼度数越大，晶状体越厚。

[设计并进行实验]因此利用实验室中的水凸透镜等器材进行探究实验：林红同学用烛焰来模拟远处所视物、用水凸透镜来模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或吸出水量来调节、用光屏来模拟人眼视网膜。

(1)林红同学调整烛焰、水凸透镜、光屏在光具座上的位置，如图乙所示，在光屏上得到了烛焰清晰的(填写成像性质)像。

(2)当向水凸透镜内注入适量水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像，说明凸透镜变厚后，凸透镜的焦距，像距。

(均选填“变大”或“变小”)[分析论证](3)根据所学的内容知道，近视眼成因之一是由于长时间用眼后，造成晶状体变(选填“厚”或“薄”)，眼睛将远处的物体成像在视网膜的(选填“前”或“后”)方。

(4)在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的近视眼镜，光屏上模糊的像变清晰了，说明近视眼镜是透镜。

[拓展延伸](5)林红移动水凸透镜前的蜡烛，物距u随时间t的变化图像如图T7-7所示，则像距υ与时间t的大致变化关系为如图T7-8中的。

图T7-7图T7-8类型二热学探究题6. 如图T7-9所示是林红同学设计的一个气体温度计的示意图。

瓶中装的是气体，瓶塞不漏气，弯管中间有一段液柱。

图T7-9(1)这个温度计是根据性质来测量温度的。

(2)若将瓶放到冰水混合物中，液柱在A处，B、C是与A点相差2 ℃时的两个点，则A处的温度是，B处的温度比A处(选填“高”或“低”)。

(3)为了提高此温度计的灵敏度，使读数更精确，可采取哪些措施？(回答2点)；。

7. 林红同学发现严冬季节水缸里的水结冰了，但腌菜缸里的盐水却没有，林红猜想，水中加入别的物质后，一定会对水的凝固点产生影响。

为了验证这一猜想，她将一些盐放入水中，并把盐水用容器盛好放入冰箱，探究盐水的凝固过程。

每隔一定时间，林红就观察一次盐水状态并测出温度，她将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图像如图T7-10甲所示。

图T7-10(1)盐水的凝固过程用了min。

(2)从图甲可知该盐水在凝固时的温度将(选填“变大”“变小”或“不变”)。

(3)该盐水的凝固点为℃。

实验验证了林红的猜想，据此，可以得出一个初步结论：冰掺杂盐后，其熔点将(选填“升高”或“降低”)。

(4)实验中林红同学发现盐水凝固时间较长，在不改变原来实验装置的情况下，请你告诉她一种缩短盐水凝固时间的方法：。

(5)如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图乙所示，试管中的冰水混合物中的冰会(选填“变多”“变少”或“不变”)。

8. 林红和小勇在综合实践活动中想制作一个医用冷藏盒，不知道给药品降温用冰好，还是用盐水结成的冰好？他们动手测量了盐水的凝固点。

(1)在选择温度计时，有两个量程分别为“-2~102 ℃”和“-20~102 ℃”的温度计，应选择量程为的温度计，这样选择的原因是。

(2)林红和小勇分别通过实验得到了盐水的凝固图像如图T7-11所示，则林红所测盐水的凝固点是℃。

图T7-11(3)在测量过程中，他们同时发现所测得盐水的凝固点并不相同，于是对比了两人的实验过程，发现烧杯中装水都是200 mL，林红加了1汤匙的盐，而小勇加了3汤匙的盐，由此作出猜想：盐水的凝固点可能与盐水的浓度有关，接着他们进行了多次实验得出了不同浓度盐水的凝固点，数据记录如下表：盐水浓度/% 0 3 6 9 12 15凝固点/℃0 -2 -4 -6 -8 -11盐水浓度/% 18 21 24 27 30 36凝固点/℃-15 -18 -17 -1. 8 -0. 4 0分析表格中数据可知：当盐水浓度增大时，其凝固点。

(4)你认为给冷藏盒中的药品降温最好选用(选填“冰”或“适当浓度的盐水结成的冰”)。

(5)实验后，他们联想到冬天在冰雪覆盖的路面上撒盐便于除雪，原因是。

9. 某兴趣小组在探究冰熔化实验时，发现冰熔化时有快有慢，他们想知道影响冰熔化速度的因素。

[提出问题]冰熔化快慢与什么因素有关？[猜想与假设]猜想1：环境温度可能会影响冰熔化速度；猜想2：冰的形状可能会影响冰熔化速度；(1)请你列举生活中的一个实例说明“猜想1”是合理的：。

(2)林红同学对“猜想2”有自己的想法，为了验证“猜想2”，林红设计了如下实验方案：[进行实验]①量出50 mL蒸馏水3份，分别倒入容积都为50 mL的长方体、正方体和球体塑料模型盒中；②倒入模型盒中时确保没有水溅出；③把模型盒放到冰箱冷冻室里，冷冻足够长时间；④用字母A、B、C分别给3个烧杯做标注；⑤把模型盒从冰箱里拿出来，迅速将每个冰块放入对应的烧杯中；⑥观察并记录3个冰块熔化所用的时间。

[交流评估]请你回答下列问题(已知实验中的3个冰块表面积从大到小依次是长方体、正方体和球体)：(1)该实验方案步骤①、②的设计目的是。

(2)林红通过实验分析，验证了冰块的形状会影响冰块熔化速度，在这3种形状的冰块中，熔化最慢的是，并说明理由：。

10. 林红同学在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，进行如图T7-12所示的实验探究，得出水蒸发快慢与水的温度、水的表面积和水面上方空气流动快慢有关。