中考物理专题六 演绎式归纳式探究(QD) 带答案

2012 中考 物理专题六 1 QD 用用 59 中 初 3 4 闫 例题 归纳式探究 归纳式探究 1 在学习动能与重力势能相互转化的知识点时 小明想知道动能和势能具有怎样的定量关系 于是 他查阅资料得知 动能用 Ek 表示 Ek 与 m v 的关系是 Ek 1 2mv2 重力势能用 Ep 表示 Ep 与 m h 的关系是 Ep mgh 在老师的帮助下 他借助电子演示 仪 针对小球下落的 4 个不同位置进行测量 得到如下数据 实验次数小球质量 m kg 速度 v m s 1 动能 Ek J小球高度 h m重力势能 Ep J 10 20012 20 220 40 81 6 30 23 40 241 60 20 4 1 由此得出 机械能在转化过程中 2 请将表格中的空格补充完整 例 2 小明在研究动能大小与什么因素有关时 从物理资料中找到如下数据 实验次数123456 质量 m kg0 10 10 10 20 30 4 速度 v m s 1 动能 Ek J 请你分析数据内容 回答下列问题 1 由数据可以推断 动能 Ek与质量 m 运动速度 v 关系的数学表达式为 2 在质量一定时 动能大小 Ek与运动速度 v 的关系可用图线 来表示 练习 1 科学家安培发现 两根平行导线通电后有如图所示的现象 图中实线 虚线分别表示通电前 后的情况 1 可见 平行通电导线之间有力的作用 而且 当通入的电流方向相同时 导线相 互 2 平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律 F k来描述 其中 I1 I2分别为两根导线 r IlI 21 中通入的电流 l 为导线的长度 r 为导线之间的距离 k 为比例系数 某次实验数据如下 答案为 1 吸引 2 0 5 0 3 2 10 7 b 3 请将表格数据填写完整 比例系数 k N A2 对于位置固定 长度一定的两根平行导线 如果保持 F 不变 两根导 线中的电流大小关系可以用图像中的图线 来表示 2 从高空下落的物体 速度越来越大 所受空气阻力也会随速度的增大而增大 因此物体下落一段距离后将以某一速度作匀 速运动 通常把这个速度称为收尾速度 研究发现 相同环境条件下 空气对不同的球形物体的阻力大小与球的半径和速度都有 关系 某次实验数据如下 1 由表中数据可推导球形物体受的空气阻力 f 与球的收尾速度 v 和球的半径 r 具体表达式 为 f 2 请将表格填完整 3 相同环境条件下 对于一个半径固定的小球 它受到的空气阻力与收尾速度的关系以用图像中的图线 来表示 1 f k r 2 v k 为常数 3 c 实验次数l m I1 A I2 Ar mF N 110 20 20 1 0 8 10 7 20 50 20 20 1 0 4 10 7 31 50 40 2 1 8 10 7 小球编号1234 小球半径 r 10 3m 0 50 51 52 小球的收尾速度 v m s 15454530 小球受阻力 f N 0 20 65 4 I1 I2 O a b c E k v O a b 归纳式探究 3 叶子探究在温度为 0 条件下 一定质量的氮气的压强和体积的关系 她将压强由 1 013 l05Pa 增加到 1 013 108Pa 的过程中 得到如下实验数据 其中 a b 对氮气来说是常数 1 由上述实验数据可以得到如下公式 K K 为常数 其中 K 写上单位 由数据形式变为公式形式 运用了 法 2 在压强由 1 013 l05Pa 增加到 1 013 l07Pa 的过程中 我们可以将公式简化为 则这时的 p V 关系可以 用图像中的图线 来表示 3 实验中若氮气的压强为 1 013 l06Pa 则它的体积为 m3 1 由实验数据可以看出 p av2 v b 是一个定值 可以看作常数 为 2 3 103Pa m3 这是应用了等效替代法 2 在压强由 1 013 105Pa 增加到 1 013 107Pa 的过程中 PV 乘积不变 可将公式简化为 PV K p V 关系可以看出压强增大 体积减小 故选 b 3 由公式 PV K 可知 K 是一个定值 当压强为 1 013 l06Pa 对应体积为 2 24 10 3m3 故答案为 p av2 v b 2 3 103Pa m3 等效替代 pv k b 2 24 10 3m3 4 进一步探究 在老师的指导下 小明取一牢固的密闭性好又能加热的钢制气罐 通过盖上的特殊孔 在气罐内安装了温度 气压传感 器 对气罐缓慢加热 并记录数据如下 1 根据对实验数据分析 得出本实验中的气压 p 与气温 t 关系的数学表达式为 p 0 004t p0 其中 p0 105 Pa 5 归纳式探究 1 升力系数 一块平板以一定的冲角 平板与水平方向的夹角 在空气中水平运动时 平板会受到一个竖直向 上的升力 FL 如图 升力公式为 FL CL v2S CL为升力系数 为空气的密度 v 为平板的速度 S 为平板的面积 1 2 CL是一个没有单位的数值 在研究某飞机机翼的 CL与 的关系时 获得如下数据 由表中数据可以看出 冲角越大 升力系数越 但是 当冲角超过一定角度时 升力系数反而 减小 上述关系可以用图像中的图线 来表示 2 飞机的飞行 根据上述升力公式可知 要加快飞行速度 就会使升力增大 飞机就会向上飘 若要保持飞行高度不变 就应保持飞机的升 力不变 因而需要减小 这可以通过改变机翼的 来实现 大 甲 升力系数 冲力 6 小明在研究动能大小与什么因素有关时 从物理资料中找到如下数据 实验次数123456 质量 m kg111234 速度 v m s 1 123222 动能 Ek J0 524 5468 请你分析数据内容 回答下列问题 1 由数据可以推断 动能 Ek与质量 m 运动速度 v 关系的数学表达式为 2 在质量一定时 动能大小 Ek与运动速度 v 的关系可用图线 来表示 0510152025 CL0 30 60 91 21 51 3 t 105 P FL S v CL O 甲甲 乙乙 c E k v O a b 练习 1 用细绳拽着小球在水平面上做匀速圆周运动 小球的运动状态不断发生改变 就需要一个指向圆心的力的作用 这个力叫向 心力 晓丽想研究向心力的大小与以下因素的关系 得到实验数据如下 实验次数 123456 小球质量m kg 0 20 10 20 20 10 4 转动速度 v m s 1 112233 转动半径r m 112112 向心力F N 0 20 10 40 80 9 1 向心力F与物体质量m 小球转动速度 v 转动半径r的表达式为 2 保持小球质量m 转动速度 v 不变 向心力F与小球转动半径 的关系可以用图像中的图线 来表示 3 将表格中的空格填好 1 F m 2 r 3 7 2 2 a 3 有一个风洞实验室 一架模型飞机固定在托盘测力计上 如图所示 无风时 托盘测力计示数为 15N 当迎面有风吹过时 托盘测力计的示数减小 由此可以判定飞机受到了一个新的力 则这个力的方向是 下面是某小组研究该力的大小与风速关系的实验数据 1 根据上面的实验数据可知 飞机受到的这个新的力大小随着风速的增大而 2 根据以上数据 通过分析推理写出这个新的力与风速的关系式 3 新的风力 F 与风速 v 的关系可以用图像中的图线 来表示 1 数据表格显示风速越大 测力计示数越小 也就是说这个新力越大 飞机短距离快速起飞时应该逆风 起飞 这样可以加大风速 从而提高升力 2 根据表格数据发现 风速以5m s为一段 风速每增加一段时测力计示数就会以1m s减小0 1N的规律降低 到15m s时 风 速每增加1m s测力计示数降低0 3N 所以表格空白处应填10 5N 故答案为 向上 增大 逆风 10 5 4 小明同学在回顾杠杠平衡条件实验时 发现作用在杠杠上的力只有两个 如果是多个力作用在杠杠上 杠杠满足什么条件 才能平衡呢 他请教老师 老师告诉他 力 F 和力臂 L 的乘积叫力对转动轴的力矩 用 M 表示 单位是 N m 在此基础上 他对几个力围绕 O 点转动时的平衡情况进行了 3 次实验 装置如图所示 实验数据如下表所示 实验 次数 顺时针力矩 N m 逆时针力矩 N m M1M4M1 M4M2M3M2 M3 10 40 81 20 50 71 2 21 01 42 41 21 22 4 30 60 20 80 30 50 8 40 81 62 41 9 1 由此得出 杠杠在几个力作用下围绕 O 点转动时 杠杠的平衡条件是 2 请将表格中的空格补充完整 风速 m s 5101520253035 托盘测力计的示数 N14 513 010 57 02 500 c F v O a b F3 F1 F4 F2 6 归纳式探究 1 让一摞整齐的纸从斜面滑下 发现纸张变得不齐了 这是由于纸张之间有摩擦造成的 同样 让液体在管道中流动 液体 也可以看作是由许多片液层组成的 各片层之间也存在着 产生液体内部的阻力 这就是液体的钻滞性 2 晓丽用长度相同的细管来研究液体的粘滞性 做了如下实验 在温度相同的情况下 测得 1s 内通过细管的液体体积如下 可见 在相同条件下 通过细管的水的体积 通过细管的油的体积 这说明不同液体的钻滞性不同 我们用液体的 粘滞系数 表示 水 油 下面是几种流体的粘滞系数表 可见 一般诗况下 液体的粘滞系数随温度的升高而 在晓丽用油做的实验中 苦细管半径是 3mm 1s 内通过细管的油的体积是 40 5mm3 则细管两端的压强差是 解 1 液体在管道中流动 液体也可以看作是由许多片液层组成的 各片层之间存在着摩擦力 2 分析表中数据不难发现 在温度 细管半径和压强差相同的情况下 通过细管的水的体积大于通过细管的油的体积 分析表中蓖麻子油 水和空气的粘滞系数发现 除空气外 一般液体的粘滞系数随温度的升高而减小 设细管半径为 amm 细管两端压强差为 b 通过细管的液体体积为 cmm3 则根据表中数据有以下规律 对水来说 a4 b 100 c 对油来说 a4 b 2 c 因此可以得出油细管两端的压强差的关系式是 b ca4 2 将当细管半径是 a 3mm 1s 内通过细管的油的体积是 c 40 5mm3 代入得 b 0 25P 故答案为 1 摩擦 2 大于 减小 0 25P 7 演绎式探究 例 车间停电后 各种转轮过了一段时间才能陆续停止转动 可见转动物体有转动惯性 转动惯性的大小在物理 学中用转动惯量 I 来表示 物体可看作由 n 个微小部分组成 它们的质量分别为 m1 m2 mn 到某转动轴的距离分别为 r1 r2 rn 则该物体对该转动轴的转动惯量为 22 22 2 11nnr mrmrmI 1 图 A 是一个质量为 m 的小球 用长为 l 的轻质硬杆 不计质量 不形变 连接到转轴 OO 上 则它对这 个轮的转动惯量是 2 图 B 是用铁丝制成的质量为 M 半径为 R 的细圆环 我们将该圆环均匀分割为 100 等分 每一等分可以 看作是一个小球 图中 a 则该圆环绕着中心转轴 OO 转动时的转动惯两为 将它用轻质硬杆 与转轴相固定 就制成一个玩具陀螺甲 若用同样型号的铁丝制成半径为 2R 的陀螺乙 则要使甲乙转动起来 实验次数液体种类 细管半径 mm 细管两端 压强差 通过细管的液体 体积 mm2 1水1P100 2油1P2 3水2P1600 4油2P32 5水3P8100 6水12P200 温度 蓖麻籽油的 Pa s水的 10 3Pa s空气的 10 6Pa s 0 20 40 60 5 3 0 986 0 231 0 080 1 792 1 005 0 656 0 469 17 1 18 1 19 0 20 0 更容易些的是 3 图 C 中的薄圆筒半径为 0 1m 质量为 0 2kg 则薄圆筒对中心转轴 OO 的转动惯量是 kg m3 答案 1 ml2 2 MR2 甲 3 2 10 3 1 晓丽在研究影响动能大小的因素时 知道动能大小与物体的质量和速度有关 她想继续研究这三者之间的具体关系 于是 查阅资料得知 Ek与 m v 的关系是 Ek 1 2 mv2 她进行了如下的实验 如图所示 将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中 然后让速度相等的风和水流分别通过这两 个管道 2s 小车分别被推动一段距离 实验记录数据如下表所示 流体风水流 小车被推动距离 cm0 379 1 在相同的时间内 相同的面积上 小车从两种不同的能源上获得的能量较多的是 在单位时间内单位面积上从某种能 源中所能得到的能量叫能流密度 这是评价能源优劣的重要指标之一 一般地说 水能的能流密度比风能的能流密度 2 若水的流速为 v 密度为 请你推导出水能的能流密度 A 的表达式 2 由于流体的粘滞性 使得在流体中运动的物体要受到流体阻力 在一般情况下 半径为 R 的小球 以速度 v 运动时 所受的流体阻力可用公式 f 6 Rv 表示 1 小球在流体中运动时 速度越大 受到的阻力 2 密度为 半径为 R 的小球在密度为 0 粘滞系数为 的液体中由静止自由下落时的 v t 图像如图所示 请推导出速度 vr的数学表达式 vr 2 小球在流体中下落时受重力 浮力和阻力的作用 小球受到的重力 G mg Vg 43 R3 g 小球所受浮力 F浮 0Vg 43 R3 0g 小球所受流体阻力 f 6 Rv 由图象可知 当小球速度达到 vr时便匀速下落 处于平衡状态 此时小球所受合力为零 则 G F 浮 f 即 43 R3 g 43 R3 0g 6 Rvr 化简可得 vr 2R2g 0 9 故答案为 1 越大 2 2R2g 0 9 3 演绎式探究 1 磁感应强度 磁体和通电导体周围存在着磁场 磁场的强弱用物理量磁感应强度 B 来表示 B 越大 说明磁场越强 一个半径为 r 的细圆环 环中均匀分布着电量为 q 的电荷 图甲 圆环绕中心轴每秒转动 n 圈 则圆心 O 点的磁感应强度大小为 B 2 k k 为常数 可见 电量 q 和半径 r 不变时 圆环转动越快 圆心 O 点的 nq r 磁场越 2 研究转动圆盘中心的磁感应强度 现在 有一个半径为 R 的薄圆盘 厚度不计 在圆盘中均匀分布着电量为 Q 的电荷 图乙 圆盘绕中 心轴每秒转动 n 圈 则整个圆盘在圆心 O 点的磁感应强度大小为多少 首先 将圆盘分割为 100 个宽度均为 r 的同心细圆环 取其中一个圆环进行研究 图丙 若将这个圆环取出来 并将它展开 可以近似看作是一个宽度为 r 的长方形 图丁 该长方形的面积为 S 2 r r 则圆环所 带的电量为 q 这样 该圆环在圆心 O 点的磁感应强度大小为 B 整个圆盘在 O 点的磁感应强度大 2Qr r R2 小 B 为这 100 个圆环在 O 点的磁感应强度大小 B 之和 也即 B 4 现在 叶子和小雨要研究有关电场强弱的问题 1 电场强度 我们知道 磁体周围存在磁场 同样 带电体周围存在电场 我们用电场强度 E 来表示电场的强弱 在电场中各点 E 的大小 一般是不同的 E 越大表示该点电场越强 不同点 E 的方向也一般不同 如图所示 若一个小球带的电量为 q 与其距离为 r 的 A 点处的电场强度大小为 E kq r2 k 为常数 这说明距离带电体越远 电场越 A 点处电场方向如图中箭头所示 2 环形带电体的电场强度 如图所示是一个带电均匀的圆环 已知圆环的半径为 R 所带的总电量为 Q 过圆环中 心 O 点做一垂直与圆环平面的直线 那么在此直线上与环心相距为 x 的 P 点处的电场强度 r q O 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁 Q R R r q r OQ r r r ab I c B r O a b EP的表达式是怎样的呢 小雨首先把圆环均匀分割为许多等份 每一等份的圆弧长度为 l 则每一等份的电量 每一等份可以看做一个 带电小球 则每一等份在 P 带你所产生的电场强度的大小为 E1 E1沿着 op 方向的分量 E1x E1cos E1P E1x EP的大小等于圆环上所有等份的 E1x大小之和 即 EP 6 演绎式探究 晓丽探究了串联电路中电流关系后 得出了结论 给串联的导体a与导体b通电 通过导体a的电流与通过导体b的电流相同 她想 两根粗细不同的导体可以流过相同的电流 或者说相同截面积中流过的电流可以不同 那么 相同截面积中流过的电流由 谁决定呢 带着这个问题 她查阅了资料 知道 单位时间内通过导体横截面的电荷叫做电流 通过单位截面积的电流称为电流密度 用J表 示 那么电流密度的大小与什么因素有关呢 1 晓丽想探究这个问题 首先对该问题进行了如下简化 电子沿着截面积为S的金属导体运动 这些电子均以漂移速度v运动 2 已知每个电子所带电荷为e 单位体积内的电子数为n0 晓丽推导出了电流密度的数学表达式 她的推导过程如下 请你将推导过程填写完整 在 t时间内 通过导体某一截面的电子数为 N 在 t时间内通过圆柱体底面的电荷 Q 在 t时间内通过圆柱