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2020年中考物理重难点专练22 实验专题一 光学和热学重点实验-热点题型(解析版)

热点题型专练

重难点22 实验专题(一)

——光学和热学重点实验【解题思路】

解探究题的一般思路:

1.抓住“探究的问题”是什么,一般在题干里的第一句话里就有明确的叙述。

2.围绕探究的对象,提取自己的知识储备。这些知识一般我们已经学习过,只是将它以“探究”的形式再现我们的认知过程。

3.充分运用“控制变量法”和“转换法”思考问题。运用“控制变量法”的探究问题,解题时要注意找出“可变量”和“不变量”。“可变量”才是正在探究的物理量。在叙述结论时的一般格式是“当……相同时,……不同,……不同(与……有关)”。

4.光学探究题主要有:光的反射规律探究、平面镜成像规律探究、光的折射规律探究、凸透镜成像规律探究,这些实验中的多次测量的目的,都是为了寻找普遍的规律,避免一次实验带来的结论的偶然性。

例:(2019北京市)某同学在做光学实验时,他先将焦距为10cm的凸透镜A固定在光具座上50cm 刻度线处,光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜A两侧,蜡烛放置在20cm刻度线处,如图所示。左右移动光屏,直至光屏上呈现烛焰清晰的像。

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(1)上述光屏上所成的像是(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。

(2)将透镜B放在凸透镜A与光屏之间某处(图中未画出),光屏上原来清晰的像变模糊了,将光屏向远离凸透镜A的方向移动,光屏上又呈现烛焰清晰的像,这说明透镜B对光线有(选填”会聚”或“发散”)作用。透镜B能用来矫正(选填“近视眼”成“远视眼”)。

【答案】(1)缩小(2)发散近视眼。

【简析】本题探究对象是“凸透镜成像规律”,需要掌握凸透镜成像的规律:物距小于焦距成正立放

大虚像。应用是放大镜。物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像,像距大于二倍焦距。物距等于二倍焦距成倒立等大实像,像距等于二倍焦距。物距大于二倍焦距成倒立缩小实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距。凸透镜对光线有会聚作用,远视镜就是凸透镜,凹透镜对光线有发散作用,近视镜就是凹透镜。这些知识在读完题干之后,就应该从头脑头提取。

再结合本题中的已知条件进行具体分析:凸透镜A的f=10cm,固定在光具座上50cm刻度线处,蜡烛放置在20cm刻度线处,所以物距u=30cm>2f,物距大于二倍焦距成倒立缩小实像;将透镜B 放在凸透镜A与光屏之间某处,光屏上原来清晰的像变模糊了,将光屏向远离凸透镜A的方向移动,光屏上又呈现烛焰清晰的像,这说明凸透镜B对光线具有发散作用,是凹透镜,透镜B能用来矫正近视眼。

5.热学探究题主要有:晶体的熔化过程、液体的沸腾实验、探究物质的吸热能力等。注意温度计的读数是“零上”还是“零下”:若果液柱没有过“0”刻度,则是“零下”。

例.(2019福建)如图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置°

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(1)如图乙温度计的示数为℃。

(2)如图丙是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图象。海波熔化过程对应图线中的段(选填“AB”或“BC”)其熔点为℃.熔化过程中海波吸收的热量放出的热虽(选填“大于”“小于“或“等于”)。

(3)用质量为m1的海波做实验,绘制的海波的温度随时间变化的图线如图丁中的a。若用质量为m2(m2>m1)的海波做实验,得到的图线可能是图丁中的(选填“b”“c”或“d”)。

【答案】(1)46 (2)BC 48 大于(3)c

【简析】本题是“探究海波熔化时温度的变化规律”,我们要了解海波熔化时温度的变化规律:海波是晶体,固态时吸热升温,熔化时,只吸热不升温,处于“固液共存状态”,熔化结束为液态,吸热升温。有熔点等知识。结合题目分析:(1)由图乙知:温度计上10℃之间有10个小格,所以一个小格代表的温度是1℃,即此温度计的分度值为1℃,温度计示数为46℃;(2)如丙图,海波在BC 段吸收热量,温度保持不变,所以BC段海波处于熔化过程。其熔点为48℃.熔化过程中海波吸收的热量用来熔化,故大于放出的热量;(3)由题可知,其他条件不变,仅将海波的质量增加,海波

的熔点是不变的,但是b、d表示熔点都变了,所以bd错误,c正确。

【真题再现】

1.(2019福建)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:

(1)需要将凸透镜、蜡烛和光屏安装在光具座上,置于中间位置的应是。

(2)调节好装置,将蜡烛放在2倍焦距之外时,光屏上能成(选填“放大”或“缩小”)、倒立的像(选填“实”或“虚”)。生活中常用的是利用这一成像规律制作的。

(3)将蜡烛移至1倍焦距与2倍焦距之间某处,光屏上成清晰的像。若烛焰中心下降lcm,光屏上的像会移动(选填“向上”或“向下“),移动的距离1cm(选填“大于”“小于“或“等于”)。【答案】(1)凸透镜(2)缩小实照相机(3)向上大于

【简析】(1)探究凸透镜成像特点时,在光具座上从左到右或从右到左依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。(2)调节好装置,将蜡烛放在2倍焦距之外时,u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,生活中常用的照相机是利用这一成像规律制作的。(3)将蜡烛移至1倍焦距与2倍焦距之间某处,光屏上成清晰的像,f<u<2f,成倒立、放大的实像;若烛焰中心下降lcm,光屏上的像会向上移动,移动的距离大于1cm。

2.(2019广东)如图所示,在“探究光的反射规律”实验中,小明将硬纸板竖直地立在平面镜上,硬纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板可绕ON向后转动,如图甲所示,入射角等于(选填“3 0°”或“60°”);若增大入射角,则反射角,若将右侧纸板向后转动,如图乙所示,在右侧纸板上(选填“能”或“不能”)观察到反射光。

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【答案】30°增大不能

【简析】本题探究的是“光的反射规律”:入射角是入射光线与法线的夹角,所以是300。因为反射角等于入射角,所以增大入射角,则反射角也随之增大。若将右侧纸板向后转动,如图乙所示,由于此时反射光线、法线、入射光线没在同一平面上,所以不能在右侧纸板上观察到反射光。

3.(2019贵州省贵阳市)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况

会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点,如图甲所示。

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(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为________所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是________________。

(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平,入射光线应该从A点向O点射入,这是为了保证_______________,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。

(3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(OE为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。

(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则________射出的折射光线更远离法线。

【答案】(1)有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播AO和OB(2)入射光线重合入射角(3)玻璃(4)玻璃

【简析】本题探究的是“水和玻璃的折射情况是否会相同”。(1)从AO入射,出现OC的情形,是由于有部分光线未过玻璃,在空气中直线传播的结果。本题探究的是水和玻璃的折射情况是否会相同,所以最应该关注的是入射光线AO和折射光线OB。(2)在探究光在水中的折射时,为了便于比较水和玻璃的折射是否一致,要控制入射角相等,所以要从A入射到O,使入射角一样大小。(3)OC比OE偏折得更厉害(更靠近法线),所以光在玻璃中比在水中折射得更厉害。(4)根据折射光是可逆的可以判断出若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则从玻璃中射出的折射光线更远离法线。

4.(2019广西南宁市)利用如图装置进行探究光的反射规律实验:

(1)让一束光贴着纸板A沿EO方向射向镜面,在纸板B上可看到光线沿OF方向射出,在纸板上:用笔描出光线EO和OF的轨迹,则EO与垂直镜面的直线ON的夹角i是选填。(“入射角”成“反射角”)

(2)多次改变入射角的大小,测得实验数据如下表

序号∠i ∠r

1 30°30°

2 45°45°

3 50°50°

反射角(选填OF(选填“远离”或“靠近”)直线ON。

(3)以直线ON为轴线。把纸板B向前或向后折,在纸板B上(选填“能”或“不能”)看到反射光线OF,由此说明反射光线、入射光线与法线在(选填“同一”或“不同”)平面内。

(4)实验中,从教室各个方向都能见察到粗糙纸板表面反射的光线,这种反射属于____(选填“镜面反射”或“漫反射)

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【答案】(1)入射角(2)等于远离(3)不能同一(4)漫反射

【简析】(1)EO与垂直镜面的直线ON的夹角i是入射光线与法线的夹角为入射角。(2)由表中数据可知,多次改变入射光线的方向,反射角等于入射角;当入射角变大时,反射角也增大,所以光线OF远离直线ON。(3)当两块硬纸板在一个平面内时,看以看到入射光线和反射光线,将硬纸板F向后折转一个角度后,看不到反射光线,由此说明反射光线、入射光线和法线在同一个平面内。(4)黑板上的字是为了各个方向的同学都能看见,所以光照到上面是发生了漫反射。

5.(2019湖北宜昌)小明同学为了探究平面镜成像特点,准备如下器材:各种长度的蜡烛若干、平面镜一块、玻璃板一块、白纸一张(如图1所示)。

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(1)平面M所选的器材是(选填:平面镜、玻璃板)。小明把蜡烛A点燃放在M前面,再把其它各支蜡烛依次放在M后面适当位置,当某支蜡烛放在后面时,从前面看那支蜡烛好像也被点燃了一样。此时,后面的那支蜡烛与蜡烛A的大小关系是:。小明测量两侧蜡烛到平面M的距离;再让蜡烛A远离M,则后面的蜡烛要(选填:远离、靠近)M才能再次看上去像被点燃了一样。

(2)多次观察及测量距离之后,小明同学得到初步结论是:平面镜所成的像与物关于平面镜。

(3)如图2甲所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至图2乙所示的位置时,硬币的成像情况是(选填字母代号)。

A.硬币成像在a处B.硬币成像在b处

C.硬币成像在c处D.硬币无法通过平面镜成像

【答案】(1)玻璃板大小相等,外形相同远离(2)对称(3)A

【简析】(1)平面M应选用玻璃板,因为玻璃板是透明的既能反射成像,又能透过光线,便于准确确定像的位置;根据实验要求,蜡烛A'和蜡烛A的像完全重合时,可以确定蜡烛A像的位置就是蜡烛A'的位置,由此可以比较物像大小关系,同时也证明了像与物体的大小相等;物像到平面镜的距离相等,蜡烛A远离M,A的像液远离平面镜,所以后面的蜡烛要远离平面镜才能与像完全重合。(2)物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像对应点的连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等,即:平面镜所成的像与物关于平面镜对称。(3)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,硬币位置不变,将平面镜平移,平面镜仍在原来像与成像物体对称轴上,像的位置不变,A正确。

6.(2019北京市)在研究某物质熔化过程中温度的变化规律时,持续加热该物质,记录并描绘出了该物质温度随时间变化的图线,如图所示。根据图象可知该物质是(选填“晶体”或“非晶体”),判断依据是。

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【答案】晶体有熔点

【简析】由图知,该物质在熔化过程中,温度保持80℃不变,所以该物质为晶体。并且熔点为80℃。

7.(2019广西贵港市)为了探究相同质量的不同物质在升高相同温度时,吸收热量的多少是否相同,某实验小组取相同质量的水和煤油放入两个相同的容器中,用同样的热源分别对它们加热,比较它们升高相同温度时吸收热量的多少。实验装置如图11所示。

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(1)加热时,某一时刻在水中的温度计示数如图12所示,则此时水的温度是________℃。

(2)实验数据记录如下表:

液体名称液体质量m/g 液体初温t1/℃液体末温t2/℃加热时间t/min 水200 20 30 12

煤油200 20 30 6

分析以上实验数据可得:相同质量的不同种物质,升高相同的温度,吸收的热量________(选填“相同”或“不同”),________的吸热本领更强(选填“水”或“煤油”)。

(3)根据以上表格的数据计算,当加热时间为12min时,这些水吸收的热量是________J。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]。

【答案】(1)23 (2)不同水(3)8.4×103

【简析】(1)温度计的示数每10℃分成10份,所以温度计的分度值为1℃,示数为23℃。(2)本实验中是通过比较加热时间来比较物质吸热多少的,吸热时间越长,表示吸热越多。从表中可以看出:相同质量的不同种物质,升高相同的温度,所用的加热时间不同,所以吸收的热量不相等。水吸热时间比煤油长,吸热多,吸热能力强。(3)Q吸=cm(t末-t初)= 4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(30℃-20℃)= 8.4×103J。

8.(2019贵州省黔东南)小明用如图1 所示的实验装置探究水沸腾的特点。

(1)请指出图1 中的操作错误:;

(2)右图2 是根据实验数据画出的水温度随时间变化的图线。由图可知,水沸腾时的特点是:水继续吸热,温度。

(3)为了说明水在沸腾过程中是否需要吸热,应,观察水是否继续沸腾。

(4)小明再次实验时为了节省加热时间,减少了水的质量,请在图2中画出大致能体现这项措施的图线。

图1 图2

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【答案】(1)温度计与烧杯壁相接触(2)保持不变(3)停止对水加热

(4)

【简析】(1)图1中的操作错误主要是温度计的放置有错。用普通温度计测量物体的温度时,温度计的感温泡要与被测物紧密接触,不接触容器壁和底,读数时不离开被测物体。这里温度计与烧杯壁相接触了。(2)从图2可以卡出,水沸腾时要继续吸热,但温度保持不变。

(3)为了说明水在沸腾过程中是否需要吸热,我们可以不对水加热,观察水是否继续沸腾,若果继续沸腾,则不需要吸热,不再沸腾,则需要继续吸热。(4)只是减少水的质量,其余不变时,水的沸点不会变,但水沸腾时吸收的热量变少了,所以应该在达到沸点时不需要吸热原来那么多时间。

9.(2019湖北荆门市)晓敏在“探究某固体熔化时温度变化规律”时,其实验装置如图甲所示。

(1)

甲乙

(1)请指出装置中存在的一个错误:;

(2)改正错误后,晓敏进行了正确的操作,得到了物体温度随时间变化的图像如图乙所示,则该物体是(选填“晶体”或“ 非晶体”),物体熔化后其比热容(选填“变大”、“变小”或“不变”),物体在第30min时的内能(选填“大于”、“小于”或“等于”)第35min时的内能。【答案】(1)温度计放的位置不正确,没有接触到物体(2)晶体变大小于

【简析】(1)用普通温度计测量物体的温度时,温度计的感温泡要与被测物紧密接触,不接触容器壁和底,这里温度计未与被测物接触。(2)由乙图可知:该物质在熔化过程中保持温度不变,所以是晶体。物体熔化后质量没有改变,在吸热同样多的热量时(均吸热10分钟),固态温度升高30℃;液态温度升高20℃,由Q吸=cm△t可知:当Q吸和m相同时,△t越大,物体的比热容越小,所以该物质在液态时的比热大于固态时的比热容。物质在第35min时比在第30min 时吸收的热量多,温

度高,所以内能大。

10.(2019四川省南充市)如图甲是小东探究“不同物质吸热规律”的实验装置:

(1)两个相同的烧杯中装有___________相同且初温相同的水和煤油,用相同的酒精灯对它们加热。(2)根据实验数据,小东作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象(见图乙)。由图乙可知,杯中的水和煤油,升高相同的温度时,吸收的热量___________(填“相同”或“不相同”),计算出煤油的比热容是___________J/(kg·℃)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]

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【答案】(1)质量(2)不相同(3)2.1×103

【简析】(1)要探究“不同物质吸热规律”,需要控制物质的质量和热源相同,所以要使水和煤油质量和初温相同,用相同的酒精灯对它们加热。(2)由图乙知,升高相同的温度,水用的时间是煤油

的2倍,即水吸收的热量是煤油的2倍,根据

Q

c

m t

=

?

可知,在质量、升温相同的情况下,比热容

与Q成正比,所以煤油的比热c油=c水/2=4.2×103J/(kg.℃)/2=2.1×103J/(kg.℃)。