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第九单元 开放探究
2010年5月15日（9时9分～10时29分）

★ 能力演练
1、（09潍坊）小明用如图所示的装置做观察水的沸腾实验，水沸腾时，温度计的示数如图9-3所示，此时水的沸点是 ℃，这表明当时的大气压强要比1标准大气压强 ；本实验中，要缩短加热时间使水尽快沸腾。请写出两种可行的办法：
① ；
② 。

2、09安溪）在我国，每年的7月和8月属高温天气，又正值农村蔬菜栽种季节，当菜苗栽上后，很容易因蒸发过快而失水干枯，不易成活。农民常用一些树叶、树枝遮盖在新栽菜苗上并洒上水，使菜苗不致干枯。请运用你学过的物理知识说明这种做法的道理(写出两条即可)。
(1)
(2)
3、（09重庆）物理老师在课堂上用瓶壁较薄的空矿泉水瓶做了如下演示：首先旋紧瓶盖，接着两手分别握住瓶的上、下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形压缩瓶内空气，然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖飞出数米远，瓶口和瓶内有“白雾”产生（如图9-4）。请你从以上情景中找出一个物理现象并指出与该物理现象对应的物理知识（不得与示例重复）。

示例：
物理现象：使劲拧矿泉水瓶下部，使其发生严重形变。
物理知识：力可以改变物体的形状。
物理现象：
物理知识：
4、（09黔东南）如图9-5，“祥云”火炬的质量是985 g，长72 cm，主色调是红色，采用丙烷作燃料．它是用轻薄铝合金和中空塑件等可回收材料制作的。它的设计体现了科学、艺术与环保的融合。请你就上述设计提出一个物理问题并作简要解答。

示例：
问题：火炬为什么看起来是红色的?
解答：火炬外表面涂层反射红光，吸收其他颜色的光，所以看起来是红色的．
问题：
解答：
5、（09贵阳）汽车追尾是高速公路上常发生的交通事故，其重要原因是遇到意外情况时不能立即停车。研究发现，司机从看到情况到踩刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在反应时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离；从踩刹车到车停止，汽车还要前进一段距离，这段距离叫制动距离。如图9-6所示。

下表是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车，在干燥的水平公路上以不同的速度
行驶时，测得的反应距离和制动距离。
原行驶速度υ/km·h-1
反应距离s1/m
制动距离s2/m
60
11
20
80
15
34
100
19
54
（1）利用上表数据，算出该司机的反应时间大约是 s；（保留两位小数）
（2）由这个测试可见， 是影响汽车制动距离的主要因素；
(3) 请在图9-7中画出从司机看到情况开始计时，到汽车停止的这段时间内，汽车运动的υ-t图像。（不需准确描点）

6、（09湛江）湛江市正在创建国家环境保护模范城市，推开窗门,满目清翠,走出家门,街道宽敞整洁，车水马龙，热闹非凡．小明家住市中心，他担心奶奶寂寞，想奶奶与他同住，但奶奶嫌城市夏天太热而不愿住，这激发了小明探究城乡温差原因的兴趣．暑假的某一天，他请学校兴趣小组的同学分别到选定地点,于中午同一时刻测出测试点的气温，如下表．

（1）气温最低的区域是 ；解析该区域气温低的主要原因
_______________________________；
（2）质量为10kg的水在太阳光的照射下，温度升高了5℃水吸收的热量是_______J，这是通过 方式改变水的内能．[水的比热容为c=4.2×103J/(kg·℃)]
（3）请你为湛江市“创模”献计献策，提出两种降低市中心环境气温的办法：
① ；
② ．
7、（09泉州）实验课上，同学们把两个相同规格的小灯泡连接在如图9-8甲所示的电路中，闭合开关后，两灯均发光。此时，一位同学不小心把L1的玻璃外壳打破了，结果L1不亮，L2却更亮了。这是为什么呢？他们提出以下猜想：

猜想一：可能L1处发生开路；
猜想二：可能L1处发生短路。
（1）根据 （填“串联”或“并联”）电路的特点，可知猜想一是不正确的。
（2）针对猜想二，同学们找了一只电压表，分别并联在L1、L2两端，如图乙所示，假如猜想二成立，则两次读数有何特点？ 　　　　　　　　 。
实验发现两次电压表均有明显读数，且L1两端电压比L2两端电压小。说明猜想二也不正确。你认为L1不亮、L2更亮的原因可能是（　　　）。
A．L1电阻变大 B．L1电阻变小　　C．L2电阻变小 D．L1功率变大
8、（09台州）半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的，因此，利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途。
（1）一个由某半导体材料制成的加热器，通电后，加热器在发热的同时，也在向外界放热。图9-9甲为发热功率P发热和散热功率P散热与温度t之间关系的图像。
由图像可知，加热器工作时的稳定温度为 ℃。当温度稍高于稳定温度时，P发热 P散热（填“＞”、“＝”或“＜”）；此时发热功率继续减小，可推知，元件的电阻在继续 。

（2）如图9-9乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻R与电源（电压为3伏）、电流表(量程为0～5毫安)、电阻R′串联起来，连接成如图丙所示的电路。用该电阻R做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，得到一个简单的“金属电阻温度计”。电流刻度较大处对应的温度刻度较 ；请通过计算说明，若R′=450Ω，则图丁中指针所指处对应的温度数值为多少？
9、（09兰州）某实验小组利用图9-10甲所示电路进行如下的实验研究。

（1）断开S3，闭合S1、S2，调节滑动变阻器，由伏特表和安培表的测量数据绘制成如图乙的U-I关系图像。根据图像分析，可计算出电阻R= Ω；
（2）断开S2，闭合S1、S3，调节滑动变阻器，测量灯泡L两端的电压和通过的电流，根据测量数据绘制成如图丙的U-I关系图像。由图像分析，当伏特表示数为2V时，灯泡L的电阻RL=＿＿＿Ω；若灯泡L的额定电压为2.5V，小灯的额定电功率为 W；
（3）闭合S1、S2和S3，调节滑动变阻器，当伏特表示数为2V时，电流表的示数是＿A；
（4）兴趣小组对实验结果进行交流、讨论后，得出以下两个结论：
结论一：电阻R中通过的电流与其两端电压成正比；
结论二：电灯L中通过的电流与其两端电压不成正比。
你认为这两个结论是否正确？结论一 ；结论二 （填“正确”或“不正确”）；
若不正确，请说明理由 。
10、（09成都）小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置。其原理如图9-11（甲）所示：绝缘轻弹簧的左端固定在D点，右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连，一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化，且水平放置的金属杆上，迎风板与金属杆接触良好；电路中左端导线与金属杆的左端相连，右端导线连接在迎风板上并可随迎风板移动，R是定值电阻，a、b、c、d为四个接线柱。

(1)在他们的设计中，若要求在风力增大时，接人电路的电表的示数也随之而增大，则应该( )
A．在a、b之间接电流表，在c、d之间连接导线
B．只在a、b之间接电流表
C．在c、d之间接电压表，在a、b之间连接导线
D．只在c、d之间接电压表
(2)为了较准确的测出水平方向风力的大小，三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量。
①小明利用测量的数据作出了原长为40 cm的轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象[见图9-11（乙）]。由图可知：该弹簧每缩短10 cm，弹簧受到的压力将增加____N。
②小亮和小敏设计了图9-11（丙）所示的电路，用来测量长度为50 cm的金属杆的电阻。他们备选的部分器材有：
A．电源（能够提供3V的稳定电压）
B．电流表A（量程0~0.6 A）
C．电压表V（量程0~3 V）
D．滑动变阻器R1，(阻值变化范围为0—5Ω)
E．滑动变阻器R2（阻值变化范围为0~10Ω）
选好器材后，小亮和小敏在实验中正确操作，他们记录的测量数据如下表。

根据他们的测量数据可以知道：他们实验中选用的滑动变阻器是____（填器材的序号字母）；他们测出的金属杆的电阻是____Ω。
(3)三位同学最后根据(1)的要求，按图9-11（甲）进行组装时，除用到上述选定的轻弹簧、金属杆和(2)中备选的电源、电表外，还选了阻值R=3Ω的定值电阻。
如果无风时，O点到迎风板的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长，则该装置能够测量的最大水平风力是__ _N。
(4)对小明、小亮和小敏设计的测定水平方向风力的装置，从力的角度，请你指出可能对测量准确度产生影响的因素之一：____ ____。
11、（09湛江）图9-12是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，闭合开关后，铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路．小明将实验中观察到的现象记录在下表中．
次数
开关
磁场方向
导体ab的运动方向
电流表指针的偏转方向
1
断开
上N下S
向右运动
不偏转
2
闭合
上N下S
向右运动
向左偏转
3
闭合
上N下S
向左运动
向右偏转
4
闭合
上N下S
向上运动
不偏转
5
闭合
上S下N
向下运动
不偏转
6
闭合
上S下N
向右运动
向右偏转
7
闭合
上S下N
向左运动
向左偏转
（1）小明分析得出：闭合电路中的部分导体在磁场里做 时，导体中就会产生感应电流．
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与________________________有关．
（3）比较实验2和6（或3和7）可知： ．
（4）此实验的研究方法有控制变量法和 法．在此实验的过程中是 能转化为 能，重要的应用是 ．
（5）针对这个实验小明进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，除此以外你的猜想是： ．
①写出验证你的猜想的主要步骤．
②你怎样对实验结果进行分析判断？

12、（09福州）小明注意家里摆钟（图9-13）的钟摆在有规律地摆动，经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒，就想：是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1秒呢？于是，他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，在老师的指导下他设计如图9-14所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究。

实验数据记录如下表：

（1）从表中数据可知，单摆的摆长l越长，周期T越 （选填“长”或“短”）。
（2）请根据表中数据在图9-15中作出单摆周期的平方T2与摆长l的关系图像。
（3）分析图9-15所示图象，可知实验中用的单摆T2与l成 关系。
（4）由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大。你认为小明为了减小测量误差是怎么做的？
（5）生活中若摆钟走慢了，应如何调整钟摆的长度？
13、（09威海）某中学科技创新兴趣小组制作出如图9-16甲所示的水火箭。实验器材有：饮料瓶、气筒、自行车气门、铁丝、橡皮塞、水等。水火箭构造如图9-16乙所示，原理如下：在瓶中装适量的水，塞好瓶塞后放在发射架上。用气筒向瓶内打气，瓶内上方气体压强达到一定程度，高压气体将水和橡皮塞从瓶口中压出，水的反冲作用把瓶推向高空。

（1）水火箭升空原理可利用我们学过的　　　　　　　　　　　　　知识来解释。从能量转化角度来看，水火箭的动能是由高压气体的　　　　能转化来的。
（2）实验后小明提出了问题：水火箭上升的高度与什么因素有关呢？
猜想a：瓶塞插入深度不同；
猜想b：可能与瓶中水的体积有关；
猜想c：可能与瓶子形状有关；
你认为影响因素除上述三点外还与　　　　　　　　　有关（写出一条）。
（3）选用同一可乐瓶，瓶中水量为300ml，实验发现，瓶塞插入深度不同，用气筒充气次数就不同（设每一次充入气量相同），目测记录实验数据如右表。
可验证水火箭上升高度与　　　　　　有关的猜想是正确的。

14、(09江苏)某兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想1：磁极呈横向分布（例如图9-17甲，左侧为N极，右侧为S极）．
猜想2：磁极呈轴向分布（例如图9-17乙，上面为N极，下面为S极）．
猜想3：磁极呈上中下分布（例如图9-17丙，上下面为N极，中部为S极）．

（1）根据所学知识，他们经过讨论，断定猜想3是错误的．你认为他们判断的依据是 ．
（2）为了验证其他猜想，他们用细线将环形磁体水平悬挂起来（如图9-17丁所示），结果观察到磁体在任意位置都能保持静止．这说明猜想 是错误的．
（3）请设计一个简单实验，验证剩下的一个猜想是否正确，简述你的实验方案．
主要器材： ；简要做法： ；如何判断： ．
15、（09河南）某校科学实验室内设置有四辆脚踏车，每逢下课同学们就会排队来骑脚踏车，因为骑车不仅可以健身，同时还可以发电供学校使用。装在自行车上的发电机工作时把 能转化成电能。同学们用如图9-18所示实验装置探究发电机的工作原理，探究中有同学
们提出了问题：“感应电流的大小会跟哪些因素有关呢？”
小红猜想：“可能跟磁场的方向有关。”
小华猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的方向有关。”
小丽猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。”
请你根据图13所示的实验装置，帮助小丽设计实验来验证她的猜想，简述你的实验方法： 。
请你也猜猜看，感应电流大小还可能跟 有关。

16、（09黄冈）撑杆跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上，轮船靠近趸(dun)船时相互接触处挂有缓冲轮胎，警察对高楼坠落人员施救时，在地面铺上空气垫……
(1)请你也举出一个类似的例子 ______________________。
(2)根据以h 现象，小明提出一个问题，一个物体撞击其它物体时，撞击力的大小是否与相互作用的时间有关?你也提出一个问题： ______________________
(3)针对小明提出来的问题，你的猜想是： ______________________
(4)小明根据自己的猜想，设计了如下的实验方案：
在两个相同的玻璃槽中堆放不同厚度的面粉，从相同的 ______________________，先后落下同一只鸡蛋。落在面粉厚度大的槽中，留下较深的坑，鸡蛋完好无损；落在面粉厚度较小槽中，鸡蛋破裂。在这里，小明是通过比较 ______________________看出撞击时间的长短。由此，你得出的结论是 ______________________。

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