專題10 物理說(shuō)理證明（原卷版）

專題10物理說(shuō)理證明【解題技巧】初中物理說(shuō)理題的設(shè)計(jì)是千變?nèi)f化的，答題時(shí)，要根據(jù)具體題目和題型采用不同的方法，做到題變我變，靈活組織相應(yīng)的答案。（1）把握問(wèn)題重點(diǎn)。（2）根據(jù)審題的幾個(gè)方面確定答案要點(diǎn)，根據(jù)理順的思路針對(duì)題目進(jìn)行回答。（3）除問(wèn)什么答什么外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)所答內(nèi)容作必須的簡(jiǎn)要說(shuō)明，以把問(wèn)題說(shuō)得清楚具體?？傊?，應(yīng)以簡(jiǎn)明扼要為原則。證明題一般為公式書寫證明過(guò)程，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)能力①明確科學(xué)本質(zhì)，確定知識(shí)點(diǎn)，確定基本公式，并按照公式逐步推導(dǎo)，演化，替代；②將科學(xué)結(jié)論轉(zhuǎn)化為用科學(xué)公式表達(dá)，需要學(xué)生運(yùn)用較多科學(xué)語(yǔ)言（文字或科學(xué)公式等），并運(yùn)用因果關(guān)系，體現(xiàn)一定邏輯順序，來(lái)闡述、解釋某一科學(xué)問(wèn)題或科學(xué)現(xiàn)象的綜合性試題【例題精析】一．光學(xué)相關(guān)證明1．演繹式探究﹣﹣凸透鏡成像規(guī)律：凸透鏡成像規(guī)律可以通過(guò)畫光路圖來(lái)理解。（1）圖中A'B'是物體AB經(jīng)過(guò)凸透鏡所成的像。面出圖中兩條入射光線的折射光線，完成成像光路圖。（2）圖中，物距OB用μ表示，像距OB'用v表示，焦距OF用f表示。請(qǐng)運(yùn)用幾何知識(shí)證明：1u2．如圖所示，一條光線AO入射到平行玻璃磚CDEF上。請(qǐng)完成下列兩小題：（1）在圖中作出進(jìn)入和離開玻璃磚的光線的光路圖；（2）推導(dǎo)證明：離開玻璃磚后的光線與光線AO互相平行。3．實(shí)驗(yàn)中有時(shí)需要將一束粗平行光變成細(xì)平行光，這可以利用兩塊透鏡的組合來(lái)解決。請(qǐng)?jiān)趫D的兩個(gè)方框中各畫出一種組合方式（要在圖中畫清光束粗細(xì)的變化），分別寫出兩塊透鏡間的距離S跟兩塊透鏡到各自焦點(diǎn)的距離f1、f2的關(guān)系。s＝s＝。4．小明在用爺爺?shù)睦匣ㄧR研究凸透鏡性質(zhì)時(shí)，不小心將鏡片摔成三塊。他不知道碎鏡片的焦距是否與原透鏡相等，于是他選取其中一塊鏡片（如圖所示），通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量其焦距。要測(cè)量所選鏡片的焦距，需要的主要器材除了蠟燭外，還應(yīng)有平行光源，光屏，刻度尺（填寫器材名稱）。5．如圖所示，自行車的尾燈本身并不發(fā)光，它是由許多角反射器組成的反光裝置。角反射器由相互垂直的反光面組成的，當(dāng)汽車的燈光照射到它上面時(shí)，它能將光反射回來(lái)以引起司機(jī)的注意。請(qǐng)證明入射光線與反射回來(lái)的光線平行。二．力學(xué)相關(guān)證明6．《“超人”揭密》背景：一些表演者具有“超人”的力量，能在燃燒的炭、碎玻璃或釘子上行走而毫發(fā)無(wú)損。據(jù)說(shuō)，這一切皆來(lái)自于生命的力量，即意念高度集中而達(dá)到的一種精神力量。這種精神力量可以對(duì)身體產(chǎn)生影響，身體因此變得能夠承受最劇烈的疼痛，因?yàn)橐饽钔耆梢猿撊怏w。然而，如圖甲所示，美國(guó)人身安全專家羅伯特?西西里亞諾，正在向世人表明，不具備超自然能力的人也可以在燃燒的木炭上行走。圖乙所示為英國(guó)魔術(shù)師湯姆?布里頓，正在練習(xí)把頭墊在一個(gè)玻璃“枕頭”上。圖丙苦行僧站立在釘子上的傳統(tǒng)姿勢(shì)。分析與思考：大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，所謂的這種超自然能力是不存在的。那么，你怎樣運(yùn)用所學(xué)的科學(xué)知識(shí)解釋上述現(xiàn)象？7．在研究動(dòng)能影響因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用如圖實(shí)驗(yàn)裝置（不計(jì)摩擦）。為了使小球到達(dá)水平位置時(shí)初始速度相同，需控制小球下落時(shí)的高度，這是為什么？查閱資料得，某處物體的重力勢(shì)能大小等于該物體從此處運(yùn)動(dòng)至水平位置時(shí)重力對(duì)物體做的功。（1）質(zhì)量為m的小球在A處?kù)o止時(shí)，具有的重力勢(shì)能大小為Ep為；（2）已知，小球剛進(jìn)入水平面B點(diǎn)時(shí)，小球所具有的動(dòng)能Ek可以表達(dá)為12mv2，v為此時(shí)的速度，則Ep（3）請(qǐng)推導(dǎo)證明，小球在水平面上運(yùn)動(dòng)的初速度v只和高度h有關(guān)。8．如圖，斜面的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，高度為H，利用該斜面將重物A從斜面底端提升至頂端，現(xiàn)在重物的上面添加重物B，A與B之間不滑動(dòng)，每次提升，重物B的重力不斷增加，隨著B的重力的不斷增加，請(qǐng)分析：（已知重物與斜面之間的摩擦力與重物總重力之間的比值為常數(shù)）（1）拉力F的大小將（填寫“變大”、或“不變”或“變小”）。（2）斜面的機(jī)械效率將（填寫同上），并證明之。9．將密度分別為ρ1和ρ2的甲乙兩個(gè)實(shí)心小球，同時(shí)放入足量的水中，已知水的密度為ρ水，ρ1＞ρ水＞ρ2，則：（1）若甲，乙兩球體積相同，松手后，甲乙兩球受到的浮力之比為；（2）若甲，乙兩球質(zhì)量相同，松手后，甲乙兩球受到的浮力之比為；（3）現(xiàn)將甲乙兩球同時(shí)浸沒(méi)在水中，通過(guò)分析說(shuō)明，放手后甲球下沉，乙球上浮。10．如圖所示，甲、乙兩個(gè)材質(zhì)均勻?qū)嵭恼襟w分別放置在水平地面上，且它們各自對(duì)地面的壓強(qiáng)相等。若分別在兩個(gè)正方體的上部，沿水平方向截去相同高度后，則甲、乙的剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)P以及剩余部分質(zhì)量m的大小關(guān)系：P甲＞P乙，m甲＞m乙，請(qǐng)通過(guò)推導(dǎo)證明這個(gè)結(jié)論。11．如圖所示，密度均勻的細(xì)桿AB與輕桿BC用光滑鉸鏈鉸在B端，A、C兩端也用光滑鉸鏈鉸于墻上，AB＝BC，BC桿水平，AB桿與豎直方向成30°，此時(shí)AB桿與BC桿之間的作用力為F1，如圖甲所示。設(shè)AB、BC的長(zhǎng)均為d，輕桿BC重力不計(jì)，問(wèn)：（1）請(qǐng)?jiān)趫D甲中畫出作用力F1以及它的力臂L，并求出力臂L的大?。ㄓ胐表示）。（2）若將兩桿的位置互換，AB桿與BC桿之間的作用力為F2，則F1：F2的值是多少？請(qǐng)推導(dǎo)證明。12．如圖甲，光滑斜面甲與水平面AB平滑連接。從斜面甲高H處?kù)o止釋放小球，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)靜止。如圖乙，在AB上的C點(diǎn)平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB＝3AC．回答下列問(wèn)題（1）如果小球從斜面甲高H處?kù)o止釋放，則小球在乙斜面到達(dá)的最大高度h與H的數(shù)量關(guān)系是怎么樣的？為什么？答：。（2）要使小球在乙斜面上到達(dá)的最大高度變?yōu)?h，小球應(yīng)在甲斜面上多高處?kù)o止釋放？請(qǐng)說(shuō)明理由：。13．如圖一個(gè)物體甲，先后兩次分別在小物體乙和丙（乙、丙由同種物質(zhì)制成，密度為ρ）的作用下浸沒(méi)在水中，甲物體的上表面恰好與水面相平，甲、乙之間用細(xì)繩連接，請(qǐng)證明：V乙14．一個(gè)均勻?qū)嵭奈矬w與彈簧（所受重力和浮力均不計(jì)）的末端相連，浸沒(méi)在液體中處于靜止?fàn)顟B(tài)?？梢愿鶕?jù)物體的密度ρ1與液體的密度ρ2之間的關(guān)系，對(duì)彈簧長(zhǎng)度L與原長(zhǎng)L0的關(guān)系作出判斷，請(qǐng)利用學(xué)過(guò)的科學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)出這些關(guān)系。（推導(dǎo)中要求寫出依據(jù)）15．小明根據(jù)密度定義式ρ=m（1）取一個(gè)鐵塊甲，用調(diào)好的天平測(cè)出鐵塊甲的質(zhì)量為m甲，記入表格；（2）在量筒中倒入適量水，讀出水的體積為V0；（3）把鐵塊甲放入量筒中使其，讀出量筒示數(shù)為V1，計(jì)算出鐵塊甲的密度ρ甲＝，記入表格；（請(qǐng)用測(cè)量出的物理量表示鐵塊甲的密度ρ甲）（4）再取一個(gè)的鐵塊乙，使乙的質(zhì)量（選填“等于”或“不等于”）甲的質(zhì)量，仿照測(cè)量鐵塊甲的步驟，得出乙的質(zhì)量m乙，乙的密度ρ乙，記入表格。實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論：因?yàn)棣鸭爪岩胰妼W(xué)相關(guān)證明16．電動(dòng)機(jī)是一種使用廣泛地動(dòng)力機(jī)械。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，它主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉。如果某電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)兩端的電壓為U，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，請(qǐng)推導(dǎo)此電動(dòng)機(jī)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η=U?IR17．如圖所示，電源電壓保持不變，R為定值電阻，滑片P在滑動(dòng)變阻器的某一位置A處和另一位置B處時(shí)，電壓表V的示數(shù)分別為U1、U2，電流表A的示數(shù)分別為I1、I2，若△U＝U2﹣U1，△I＝I1﹣I2，試證明：R=△U18．如圖是小科研究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否對(duì)小燈泡的亮度有影響的電路圖。小科先抓住轉(zhuǎn)軸合上開關(guān)，觀察小燈泡的亮度；接著放開轉(zhuǎn)軸讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)觀察小燈泡亮度的變化（已知小燈泡的電阻為R，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為r，電源電壓為U）。（1）在電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（電路可視為純電阻電路），t時(shí)間內(nèi)電流在電路中產(chǎn)生的熱量為

（填寫表達(dá)式），這是通過(guò)改變物體內(nèi)能。（2）在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電路消耗的電能電流在電路中產(chǎn)生的熱量（填“大于”“等于”或“小于”）。（3）小科判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后小燈泡會(huì)更亮，你認(rèn)為小科的判斷正確嗎？根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)予以證明。19．如圖所示電路，已知電源電壓恒為12伏，R0為8Ω的定值電阻，滑動(dòng)變阻器的最大電阻為16Ω，變阻器的總匝數(shù)為N．則：（1）變阻器允許通過(guò)的最大電流不得小于多少？（2）要使變阻器滑片P移動(dòng)過(guò)程中電路的電流最小變化值不大于電路電流的110020．如圖是小葉測(cè)量一個(gè)小電風(fēng)扇的機(jī)械效率時(shí)所用的電路圖，小葉調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片至適當(dāng)位置，再抓住風(fēng)扇葉