第二部分 湖南中考专题研究
专题五 课外创新实验题
注：郴州必考，益阳2考，且本省株洲、永州、常德、娄底均有考查，全国山西、陕西、江苏(扬州、淮安等)、浙江(舟山等)、青岛、成都、贵阳、孝感等地市也考查此类试题．
类型 1 声学课外实验
1. (2018陕西)太阳光在通过透镜时会被会聚或发散，那么声音在传播途中遇到不同介质时，会不会像光一样也被会聚或发散呢？在老师的帮助下，同学们用音叉、三个相同的气球(内部充有不同气体)、示波器、麦克风等器材设计了如图所示的实验装置，并进行了如下探究： (1)调整音叉和麦克风之间的距离，让音叉发出的声音只通过空气传播，用麦克风将声音信号输入示波器，观察并记录此时的波形如图甲所示．
(2)分别将充有二氧化碳气体、空气和氢气的气球，依次放在音叉和麦克风之间，保持音叉和气球之间的距离不变，让音叉发出声音，记录示波器显示的波形如图乙、丙、丁所示． 分析以上实验过程和现象可知：
(1)实验过程中，敲击音叉，使其________发声，且应控制音叉发出声音的响度________(选填“相同”或“不同”)．
第1题图
(2)比较图乙与甲，发现声波在通过充有二氧化碳气体的气球后，麦克风接收到的声音响度______(选填“变大”“变小”或“不变”)，此时充有二氧化碳气体的气球对声波具有________作用，相当于一个“________透镜”．比较丁与甲后，发现充有氢气的气球对声波具有________作用．由此可见，声音与光之间存在某种对应关系．
(3)实验后，同学们查阅资料了解到，生物体组织在激光照射下，会因升温膨胀而产生频率高于20 000 Hz的________声波，生物医学上通过特殊介质和装置使这种声波集中并成像，克服纯光学成像的不足，更加有效地进行病情诊断、跟踪和治疗．
类型 2 2 光学课外实验 类型2. (2018南通)学习小组用图甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验，发现像的大小不同，亮度也不一样．
第2题图
(1)关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想： 猜想1：与小孔到光屏的距离有关； 猜想2：与小孔的形状有关； 猜想3：与小孔的大小有关．
①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，光斑越大越暗的现象，可判断猜想1是________的．
②验证猜想2时，固定烛焰、纸筒和光屏的位置，更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度，他们实验中存在的问题是______________________________________．
③为验证猜想3，固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，观察到的现象如下表．
圆孔的直径/mm 像的清晰程度 像的明亮程度 小于1．0 清晰 1.0 清晰 1.5 清晰 2.0 清晰 2.5 较模糊 4.0 模糊 ——逐渐变亮―→ 实验现象表明：在小孔成像清晰时，____________________． (2)学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究．
①在纸筒底部中心开一小孔a，又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c，光屏上观察到三个像．在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像，则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是________．
第2题图丙
②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，所成的像都与b、c两孔处三棱镜所成的像重合，则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________(选填“大”或“小”)．
③若开一个大孔，并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后，恰能在图丙位置光屏上呈现清晰的像，则此像是________的倒立实像；若只用a孔替代凸透镜，在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度________，像的大小________．
3. (2017扬州)某兴趣小组在“自制水膜透镜”活动中，如图所示，将内径4 mm的细铁丝圆环在清水中浸一下后取出，布满圆环的水膜犹如透镜．
第3题图
实验过程中，小张和小华发现该透镜的观察范围太小，想制作更大的水膜透镜，但又易破裂，为研究液膜的增大与哪些因素有关，他们做出如下猜想： 猜想一：可能与制作圆环的材料有关； 猜想二：可能与液体的种类有关．
(1)为了验证猜想一，小华选用细铁丝、细塑料片、细铝条制成的圆环，改变圆环直径后，分别浸入水中获取液膜，测量出液膜破裂时的最大直径．实验前，他应该控制三种材料横截面的________和________相同．
(2)为了验证猜想二，小张找来比水黏稠的透明的色拉油、胶水，将细铁丝圆环分别浸入两种液体中，重复上述实验，记录的数据如下表：
液体 圆环的最大直径/mm 色拉油 9 胶水 10 于是小张就得出结论：液体越黏稠，液膜的最大直径越大．针对小张的实验过程，请指出存在的两个主要问题：
①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________. (3)实验中，将大小相同的胶水膜和水膜，放在书本前相同距离处，发现透过胶水膜观察到的正立的字更大一些，原因是：__________________．
类型 3 3 热学课外实验 类型4. (2019山西)建筑节能保温，材料的选择是关键．小明选择钟表、烧杯、冷水、热水、温度计，还有用塑料、纸、泡沫制成相同的带盖子的杯子，探究不同材料的隔热性能． 步骤1：在塑料杯盖上扎个小洞，向杯中倒入半杯冷水．
步骤2：将杯盖盖好，在盖子的小洞中插一支温度计，将塑料杯放入烧杯中，再在烧杯中加入热水至塑料杯盖下方约1 cm(如图所示)．观察并记录水温上升5 ℃所用的时间． 步骤3：选择另外两个杯子重复上述步骤进行实验．
第4题图
(1)实验装置中，杯子可以代表建筑物的墙壁，________可代表外界大气，实验通过____________________________反映材料隔热性能的优劣． (2)请你设计一个记录实验数据的表格．
(3)分析实验方案，请你提出改进建议____________________________．(温馨提示，至少两条)
类型 类型 4 4 力学课外实验
5. (2017 郴州)观察、实验、推理是物理研究的重要手段．物理学家伽利略因观察到比萨大教堂穹顶上吊灯因风不停摆动，发现了摆的重要特性．某兴趣小组根据当时情况，准备了小钢球(大小可忽略不计)，弹性很小的结实轻细绳等器材组成了图甲装置．在无风的情况下，把小钢球拉离到距最低位置(A)x处释放，如图乙所示，小钢球将来回摆动．兴趣小组猜想影响小钢球往返一次的时间因素有：摆绳长l，小钢球质量m，起始小钢球拉离到最低位置(A)的距离x.由此进行实验，用秒表记下小钢球往返的时间．实验数据记录如下：
第5题图
实验 次数 1 2 3 4 5 6 7 摆绳长 l(m) 1 1 1 1 1 2 4 小钢球 质量(g) 50 50 50 100 150 50 50 最初将小钢球拉至距最低位置A的距离x(cm) 5.0 7.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 小钢球往返摆动一次的 平均时间(s) 1.99 2.00 2.00 2.00 2.00 2.83 3.99 (1)由表中________(填上表中实验次第序号)三组数据可知：小钢球往返一次的时间与小钢球拉离最低位置的距离x无关；
(2)由表中第3、4、5次实验数据分析可知：小钢球往返一次的时间与________无关； (3)由表中第3、6、7次实验数据分析可知：摆绳长越长，小钢球往返一次的时间越________； (4)我们生活用的摆钟(如图丙)，就是利用这一原理工作的．有人发现正在工作的摆钟往返一次的时间变长了(即钟的走时比准确时慢)，则需将摆锤往________调(选填“上”或“下”)． 6. (2018 永州)在炎热的天气里，溺水事故时有发生，为了预防溺水事故，老师组织学生观看《珍爱生命，远离溺水》的警示片．小罗同学边看边思考，人在水中浮沉的原因是什么？于是他提出了以下猜想：
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