26. 科学源于生活又高于生活,日常生活中的许多现象往往隐含着科学道理,学习科学要善于观察、善于发现。
【生活发现】①自行车在烈日下暴晒,车胎容易发生爆炸;②压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力。
【提出问题】一定质量的气体产生的压强与哪些因素有关?
【建立假设】
假设一:一定质量的气体产生的压强可能与气体的温度有关。
假设二:一定质量的气体产生的压强可能与气体的
【设计方案】为了验证假设一,小金设计了如下实验:①取一个充气的气球,扎紧口子,放在20℃的水面上,待气球体积不再变化时记录气球的大小。②将气球放在40℃的水面上,待气球体积不再变化时记录气球的大小。③将气球放在60℃的水面上,待气球体积不再变化时记录气球的大小。小金通过实验现象得出结论。
小科认为小金的实验存在一个很大的缺陷:
小科提出新的实验方案:①取一根长度约为1m、一端封闭的细玻璃管,在室温(20℃)下用水银密封一段空气柱,将玻璃管竖直固定,并在玻璃管上标出水银柱下表面的位置,如图所示。②将空气柱浸在40℃的水中,待水银柱不再上升后,往玻璃管内注入水银,直到

小科通过比较
【生活发现】①自行车在烈日下暴晒,车胎容易发生爆炸;②压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力。
【提出问题】一定质量的气体产生的压强与哪些因素有关?
【建立假设】
假设一:一定质量的气体产生的压强可能与气体的温度有关。
假设二:一定质量的气体产生的压强可能与气体的
体积
有关。【设计方案】为了验证假设一,小金设计了如下实验:①取一个充气的气球,扎紧口子,放在20℃的水面上,待气球体积不再变化时记录气球的大小。②将气球放在40℃的水面上,待气球体积不再变化时记录气球的大小。③将气球放在60℃的水面上,待气球体积不再变化时记录气球的大小。小金通过实验现象得出结论。
小科认为小金的实验存在一个很大的缺陷:
气体的体积发生了变化
。小科提出新的实验方案:①取一根长度约为1m、一端封闭的细玻璃管,在室温(20℃)下用水银密封一段空气柱,将玻璃管竖直固定,并在玻璃管上标出水银柱下表面的位置,如图所示。②将空气柱浸在40℃的水中,待水银柱不再上升后,往玻璃管内注入水银,直到
水银柱下表面到达标记处
为止。③将空气柱浸在60℃的水中,重复实验。小科通过比较
上方的水银柱的长度
来比较玻璃管内气体的压强大小。答案
体积
没有控制气体的体积不变
水银柱下表面到达标记处
上方的水银柱
的长度
没有控制气体的体积不变
水银柱下表面到达标记处
上方的水银柱
的长度
解析
【分析】
首先,根据生活发现②“压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力”,可知气体体积变化会影响压强,因此假设二可提出与体积有关。验证压强与温度的关系时,需控制气体的质量和体积不变,小金的实验用气球,温度变化时气球体积会改变,未控制体积不变,存在缺陷。小科的实验要控制体积不变,需让水银柱下表面回到初始标记处,此时气体体积不变,再通过水银柱长度反映气体压强(气体压强=大气压+水银柱压强),因此比较上方水银柱长度即可判断气体压强大小。
【解析】
1. 假设二:生活中压缩空气(体积减小)时费力,说明气体压强与体积有关,故填“体积”。
2. 小金实验的缺陷:验证压强与温度的关系,需控制气体体积不变,他的实验中气球体积随温度变化,未控制气体体积不变。
3. 小科实验第二步:要保持气体体积不变,需将空气柱浸在40℃水中后,注入水银直到水银柱下表面到达标记处,保证体积与初始一致。
4. 比较压强的依据:玻璃管内气体压强等于外界大气压加上水银柱产生的压强,水银柱长度越长,气体压强越大,因此比较上方水银柱的长度来判断气体压强大小。
【答案】
体积;没有控制气体的体积不变;水银柱下表面到达标记处;上方的水银柱的长度
【知识点】
气体压强的影响因素、控制变量法
【点评】
本题为实验探究题,围绕气体压强的影响因素展开,重点考查控制变量法在实验设计中的应用,同时涉及转换法(通过水银柱长度反映气体压强),是初中科学中气体相关知识的典型考查题型,需学生理解实验设计的逻辑。
【难度系数】
0.6
首先,根据生活发现②“压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力”,可知气体体积变化会影响压强,因此假设二可提出与体积有关。验证压强与温度的关系时,需控制气体的质量和体积不变,小金的实验用气球,温度变化时气球体积会改变,未控制体积不变,存在缺陷。小科的实验要控制体积不变,需让水银柱下表面回到初始标记处,此时气体体积不变,再通过水银柱长度反映气体压强(气体压强=大气压+水银柱压强),因此比较上方水银柱长度即可判断气体压强大小。
【解析】
1. 假设二:生活中压缩空气(体积减小)时费力,说明气体压强与体积有关,故填“体积”。
2. 小金实验的缺陷:验证压强与温度的关系,需控制气体体积不变,他的实验中气球体积随温度变化,未控制气体体积不变。
3. 小科实验第二步:要保持气体体积不变,需将空气柱浸在40℃水中后,注入水银直到水银柱下表面到达标记处,保证体积与初始一致。
4. 比较压强的依据:玻璃管内气体压强等于外界大气压加上水银柱产生的压强,水银柱长度越长,气体压强越大,因此比较上方水银柱的长度来判断气体压强大小。
【答案】
体积;没有控制气体的体积不变;水银柱下表面到达标记处;上方的水银柱的长度
【知识点】
气体压强的影响因素、控制变量法
【点评】
本题为实验探究题,围绕气体压强的影响因素展开,重点考查控制变量法在实验设计中的应用,同时涉及转换法(通过水银柱长度反映气体压强),是初中科学中气体相关知识的典型考查题型,需学生理解实验设计的逻辑。
【难度系数】
0.6
27. LED即发光二极管,它是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件。如图甲所示,当电流由A经过LED流向B时,LED发光,电路为闭合状态;反之,电流不能从B流向A,LED不发光,电路为开路状态。
(1)在图乙所示的两次实验中,闭合开关,LED均发光,线圈1顺时针转动,线圈2
(2)如图丙所示,导体棒a与两个LED相连;在某磁场中,使a左右往复运动(图丁中的虚线为运动轨迹),a中产生的电流随运动方向改变而改变,此时两个LED发光情况应该是
(1)在图乙所示的两次实验中,闭合开关,LED均发光,线圈1顺时针转动,线圈2
顺时针
(填“顺时针”或“逆时针”)转动。(2)如图丙所示,导体棒a与两个LED相连;在某磁场中,使a左右往复运动(图丁中的虚线为运动轨迹),a中产生的电流随运动方向改变而改变,此时两个LED发光情况应该是
两个LED交替发光
(填“两个LED交替发光”“两个LED一直发光”或“只有一个LED一直发光”),该磁场可能的分布情况包括图丁中的 ①③
(填序号)。答案
顺时针
两个LED交替发光
①③
两个LED交替发光
①③
解析
【分析】
本题考查电磁感应、通电导体在磁场中的受力及二极管的单向导电性。
(1) 通电线圈在磁场中受力转动,受力方向由电流方向和磁场方向共同决定。线圈1顺时针转动,说明其受力方向为顺时针;线圈2与线圈1在同一电路中,电流方向相同,若磁场方向一致,则受力方向相同,据此判断线圈2的转动方向。
(2) 导体棒往复运动切割磁感线时,感应电流方向随运动方向改变(交变电流),结合LED单向导电的特性,分析发光情况;感应电流方向由磁场方向和导体运动方向决定,要使电流方向随运动方向改变,需导体棒在不同磁场方向的区域运动,据此判断磁场分布。
【解析】
(1) 通电线圈在磁场中受力转动,受力方向与电流方向、磁场方向有关。线圈1顺时针转动,说明其受力方向为顺时针;线圈2所在电路的电流方向与线圈1的电流方向一致,且磁场方向相同,因此线圈2的受力方向与线圈1相同,故线圈2顺时针转动。
(2) 导体棒a左右往复运动切割磁感线,产生的感应电流方向随运动方向改变(交变电流)。LED具有单向导电性,仅允许电流从正极流向负极,因此当电流方向改变时,两个LED会交替导通,即两个LED交替发光。感应电流方向由磁场方向和导体运动方向共同决定,要使电流方向随运动方向改变,需导体棒在不同磁场方向的区域运动,故磁场分布为图丁中的①③。
【答案】
顺时针;两个LED交替发光;①③
【知识点】
通电导体在磁场中受力、电磁感应、二极管的单向导电性
【点评】
本题结合电磁学核心知识与二极管特性,考查学生对感应电流方向影响因素、通电线圈受力规律及二极管单向导电性的理解,需理清各知识点的关联,难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查电磁感应、通电导体在磁场中的受力及二极管的单向导电性。
(1) 通电线圈在磁场中受力转动,受力方向由电流方向和磁场方向共同决定。线圈1顺时针转动,说明其受力方向为顺时针;线圈2与线圈1在同一电路中,电流方向相同,若磁场方向一致,则受力方向相同,据此判断线圈2的转动方向。
(2) 导体棒往复运动切割磁感线时,感应电流方向随运动方向改变(交变电流),结合LED单向导电的特性,分析发光情况;感应电流方向由磁场方向和导体运动方向决定,要使电流方向随运动方向改变,需导体棒在不同磁场方向的区域运动,据此判断磁场分布。
【解析】
(1) 通电线圈在磁场中受力转动,受力方向与电流方向、磁场方向有关。线圈1顺时针转动,说明其受力方向为顺时针;线圈2所在电路的电流方向与线圈1的电流方向一致,且磁场方向相同,因此线圈2的受力方向与线圈1相同,故线圈2顺时针转动。
(2) 导体棒a左右往复运动切割磁感线,产生的感应电流方向随运动方向改变(交变电流)。LED具有单向导电性,仅允许电流从正极流向负极,因此当电流方向改变时,两个LED会交替导通,即两个LED交替发光。感应电流方向由磁场方向和导体运动方向共同决定,要使电流方向随运动方向改变,需导体棒在不同磁场方向的区域运动,故磁场分布为图丁中的①③。
【答案】
顺时针;两个LED交替发光;①③
【知识点】
通电导体在磁场中受力、电磁感应、二极管的单向导电性
【点评】
本题结合电磁学核心知识与二极管特性,考查学生对感应电流方向影响因素、通电线圈受力规律及二极管单向导电性的理解,需理清各知识点的关联,难度适中。
【难度系数】
0.5
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