内容正文:
科学探索
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.20世纪初,科学家在探索物质结构的历程中取得了突破性进展。最终卢瑟福通过粒子散射实验验证了以下哪个原子结构模型( )
A. 实心球模型 B. 西瓜模型
C. 原子核式结构模型 D. 分层绕核模型
2.小明学习《爱莲说》时读到“中通外直,不蔓不枝”,他不知道莲叶的茎中间是否真的贯通,于是他找来一片莲叶,往它中间的茎里灌水,观察水是否从别处流出。“往它中间的茎里灌水”属于科学探究过程的哪一环节( )
A.提出问题 B.猜想与假设
C.进行实验、收集证据 D.得出结论、作出解释
3.小明对课本“信息窗”提供的信息进行了整理,下列说法不正确的是( )
A.粒子的空间尺度由大到小的排列顺序:原子、原子核、质子、夸克
B.臭氧层使地球生命免遭强烈紫外线伤害,人们应设法保护臭氧层
C.往碎冰上撒盐能升高冰的熔点,“撒盐融雪”就是应用的这一知识
D.不论集成电路如何复杂,它们仍然是由基本电路构成的
4.有人说:“由于地球自转,在南、北半球,马桶下水的旋转方向不同。”以下做法属于获取与处理信息的是( )
①相信这种说法②建立新的假设③查找资料研究④亲自动手实验⑤向南北半球的朋友求证
A.①③④ B.①③⑤
C.②④⑤ D.③④⑤
5.如图所示,将一双木筷和一把不锈钢汤匙一起浸在热水中,数秒后,两只手摸到筷子和汤匙的冷热感觉并不相同,这说明筷子和汤匙具有不同的( )
A.硬度 B.导热性 C.导电性 D.磁性
6.返回舱是航天员往返太空时乘坐的舱段,重量越轻越好,返回舱穿越大气层时与气体剧烈摩擦产生强大压力和表面几千摄氏度的高温,为保证返回舱内部航天员的安全,下列关于返回舱材料性质的说法错误的是( )
A.密度小 B.熔点高 C.硬度大 D.最里层材料导热性能好
7.我国计划建设一台最终口径达8m的EAST通用光学望远镜,建成后它将是世界的“东方之眼”。利用EAST通用光学望远镜可研究宇宙中的物体。下列物体中,空间尺度最大的是( )
A.银河系 B.太阳系 C.土星 D.月球
8.下列物质按空间尺度由大到小的顺序排列中,正确的选项是( )
A.原子、粉笔末、原子核、电子 B.尘土、原子、原子核、电子
C.电子、原子、原子核、细菌 D.细菌、原子、电子、原子核
9.金属基复合材料是一种新型材料,具有良好的导热性、导电性、耐高温、耐磨和耐腐蚀、可加工等特点。下列物体不适合使用金属基复合材料制作的是( )
A.高压电缆绝缘层 B.汽车的刹车盘
C.切割机刀片 D.飞机的机身
10.从“神舟”到“天宫”,从“嫦娥”到“天问”,我国一代代科学家为探索宇宙付出了巨大的努力。下列对宇宙认识正确的是( )
A.在天文学中,用“光年”作为时间单位 B.宇宙的大小是固定的,不再改变
C.宇宙是一个有层次的天体结构系统 D.太阳是宇宙的中心
二、填空题
11.如图所示是国内某汽车公司研制的电动飞行汽车。汽车外壳采用碳纤维材料打造,这是因为碳纤维具有 大和密度小的物理属性,能确保车身的坚固性和轻量化;飞行汽车的外观为流线型,可以减小汽车高速飞行时受到的阻力,还能使汽车获得空气的 力。
12.科学探究主要包括问题、 、 、 等要素,多人甚至团队合作探究时要充分发挥团结协作的精神。
13.如图所示是常见物质的微观结构导图。一定带正电的是质子和 (填字母,下同),正常情况下不带电的核子是 。在探索微观粒子的历程中,人们首先发现了 ,进而认识到原子可分。
14.燃气热水器中,冷水经过铜质换热器时被800℃的高温烟气加热,选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的 性,此过程中通过 的方式增加了水的内能,同时烟气的温度下降到150℃。为了节约能源,可以再通过换热器将其温度进一步下降到60℃,此过程中烟气中的水蒸气 变成水,放出热量,用于预加热冷水。
15.物理学是研究 、光、热、力、电等各种物理现象的规律和物质结构的一门科学。一天晚上,小明正在学习,突然,小明想:电灯为什么熄灭?可能是灯丝断了。这个过程中,“可能是灯丝断了”属于科学探究的 环节。
三、实验题
16.在探究电流与电压的关系的实验中,电源电压为3V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到最 (选填“左”或“右”)端。
(2)图甲所示电路,有一根导线连接错误,请用笔画一条线代替导线,将电路连接正确(导线不能交叉)。
(3)纠正错误后闭合开关,两电表均无示数,故障可能原因是___________(选填序号)。
A.电阻开路 B.电阻短路 C.开关接触不良 D.滑动变阻器开路
(4)排除故障后进行实验,记录的数据如下表所示,其中第2次实验时,电流表的示数如图乙所示,为 A。
实验序号
1
2
3
4
5
电压
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流
0.1
0.3
0.4
0.5
(5)分析表中数据,请找出一组拼凑的实验数据并说明理由。 。
(6)实验所用定值电阻的阻值为 Ω。
(7)分析有效实验数据可得出结论:电阻一定时,通过它的电流与它两端的电压成正比。小明认为这个结论并不可靠,原因 。
四、综合题
17.2024年5月3日,“嫦娥六号”探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射,经过多次“刹车制动”实现变轨,最终在月球表面成功着陆。
(1)月球是一颗 (恒星/行星/卫星),“嫦娥六号”着陆器不能利用降落伞进行月面着陆,是因为月球表面没有 ;
(2)探测器“刹车制动”时,沿运动方向喷射出高温气体,高温气体对探测器施加制动力,这说明力的作用是 的;
(3)已知月球自转周期和绕地球公转周期相同,则在月球的一夜大约是在地球上的 天。
18.如图1所示,是α粒子散射实验示意图。1909年,著名科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验,结果发现,绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数的α粒子偏转超过90°,有的甚至几乎达到180°,像是被金箔弹了回来。
(1)根据实验现象,卢瑟福提出,“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”,这个“很小的结构”指的是 ;
(2)1μm金箔包含了3000层金原子,绝大多数α粒子穿过后方向不变,下列有关该现象的解释中合理的是 ;
A.原子的质量是均匀分布的 B.原子内部绝大部分空间是空的
(3)卢瑟福根据实验现象,经过想象、类比建立了类似行星绕日的 模型。这种方法叫 (选填“控制变量”或“建构模型”)法;
(4)根据以上的现象分析,以氢原子为例,正确的模型是图2中的 。
19.农历新年前,小李家在网上购买了年货。小李发现快递在运输生鲜食品时,常用铝箔隔热袋或加棉隔热袋来包裹食品,他想知道隔热袋的隔热性能与哪些因素有关。请你结合生活经验,选择一个可能的影响因素并选择适当的实验器材,设计一个实验进行探究。
你选择的影响因素:隔热袋的隔热性能与 是否有关。
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《科学探索》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
C
D
B
D
A
B
A
C
1.C
【详解】卢瑟福核式结构模型:原子是由位于原子中心的原子核和核外绕原子核做圆周运动的电子组成的,原子核由质子和中子组成,质子带正电,电子带负电。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.C
【详解】A.读到“中通外直,不蔓不枝”,想知道莲叶的茎中间是否真的贯通?属于提出问题,故A不符合题意;
B.猜想与假设本题干中未提及,故B不符合题意;
C.在实验验证时,往它中间的茎里灌水是在进行实验操作,属于科学研究过程中的进行实验、收集证据环节,故C符合题意;
D.得出结论、作出解释题干中未提及,故D不符合题意。
【点睛】科学探究过程基本步骤:提出问题、猜想与假设、进行实验收集证据、得出结论、表达与交流等,同学们需熟练掌握各环节以及作用。
3.C
【详解】A.分子、原子、原子核、质子、夸克的尺寸一个比一个小,故A正确,不符合题意;
B.过量照射紫外线,可以使人皮肤粗糙甚至癌变,臭氧层可以吸收太阳射向地球的紫外线,减免紫外线对人的伤害,故人们应设法保护臭氧层,故B正确,不符合题意;
C.往碎冰上撒盐能降低冰的熔点,“撒盐融雪”就是应用的这一知识,故C错误,符合题意;
D.芯片里面有很复杂的集成电路,这些集成电路仍然是由基本电路组成,基本电路包括电源、用电器、开关和导线,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.D
【详解】③査找资料研究、④亲自动手实验、⑤向南半球的朋友求证,属于获取证据阶段;②建立新的假设,属于假设阶段;①相信这种说法,属于结论。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.B
【详解】相同条件下,将一双木筷和一把不锈钢汤匙一起浸在热水中,因为筷子导热本领弱,数秒后,筷子和汤匙的冷热感觉不相同,因为材料不同,导热性不同,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.D
【详解】A.由于返回舱需要尽可能减轻重量,以便提高发射效率和减少燃料消耗,因此材料应该具有较小的密度。故A正确,不符合题意;
B.由于返回舱表面会面临高温,材料需要具备较高的熔点,以确保在极端高温下不会熔化或破坏。故B正确,不符合题意;
C.返回舱在穿越大气层时,会受到高速气流和气流的冲击,因此需要具有较高的硬度来抵抗外部压力和摩擦。故C正确,不符合题意;
D.对于最里层材料来说,导热性能应该是不良的或具有隔热性能,以防止外部高温传导到返回舱内部,从而保护航天员的安全。如果最里层材料导热性能好,那么外部的高温将迅速传导到内部,对航天员构成威胁。因此,最里层材料应该具有隔热性能,而不是导热性能好。故D错误,符合题意;
故选D。
7.A
【详解】银河系是包含太阳系在内的庞大星系,直径约10万光年;太阳系直径约1光年,属于银河系的一部分;土星是太阳系中的行星,直径约12万千米,远小于银河系和太阳系;月球是地球的卫星,直径约3474千米,是四个选项中最小;故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
8.B
【详解】A.粉笔末由分子组成,而分子由原子组成,原子中包括原子核和电子,故A错误;
B.尘土由分子组成,而分子由原子组成,原子中包括原子核和电子,而电子比原子核的空间尺度要小,故B正确;
CD.按空间尺度由大到小的顺序是:细菌、原子、原子核、电子,故CD错误。
故选B。
9.A
【详解】A.金属基复合材料具有良好的导电性,不适合制作高压电缆的绝缘层,故A符合题意;
B.金属基复合材料具有良好的耐磨性,适合制作汽车的刹车盘,故B不符合题意;
C.金属基复合材料具有良好的耐高温性能和耐磨性能,适合制作切割机刀片,故C不符合题意;
D.金属基复合材料具有耐高温和耐磨性能等,可制作飞机的机身,故D不符合题意。
故选A。
10.C
【详解】A.在天文学中,用“光年”作为长度单位,故A错误;
BC.宇宙是由物质组成的,宇宙中有很多的星系,星系中又有很多星体,宇宙是一个有层次的天体结构系,并且处于不断的膨胀演化过程中,故B错误,C正确;
D.太阳是太阳系的中心,不是宇宙的中心,故D错误。
故选C。
11. 强度 升
【解析】【小题1】[1]汽车外壳用碳纤维材料,是因为碳纤维强度大(或“硬度大”)且密度小,这样既坚固又轻。
[2]流线型外观可以减小空气阻力,同时还能使汽车获得空气的升力(飞行时需要向上的升力)。
12. 证据 解释 交流
【详解】[1][2][3]科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、 设计实验与制订方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。故科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素。
13. B A C
【详解】1897年汤姆生发现了电子,证明原子可以再分,原子由带正电的原子核和带负电的电子组成,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成,所以A是中子,B是原子核,C是电子,D是原子。
[1]则一定带正电的是质子和原子核B。
[2]正常情况下不带电的核子是中子A。
[3]人们首先发现了电子C,进而认识到原子可分。
14.
导热
热传递
液化
【详解】[1]选用铜作为换热器的材质是因为其具有良好的导热性。导热性良好的物质能够快速地将热量从高温物体传递到低温物体,在燃气热水器中,铜质换热器可以有效地将高温烟气的热量传递给冷水。
[2]冷水经过铜质换热器时被高温烟气加热,此过程中由于高温烟气和冷水之间存在温度差,热量从高温烟气传递到冷水,是通过热传递的方式增加了水的内能。
[3]烟气的温度从进一步降到,此过程中烟气中的水蒸气遇冷由气态变成液态水,这种物态变化是液化,液化过程会放出热量,可用于预加热冷水。
15. 声 猜想与假设
【详解】[1]物理学是一门非常有用而且有趣的学科,是研究声、光、热、力、电等物理现象的规律和物质结构的一门科学。
[2]科学探究的主要环节有提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。这里“可能是灯丝断了”属于科学探究的猜想与假设环节。
16.(1)右
(2)
(3)CD
(4)0.2
(5)实验序号为1的是拼凑的,当电流为0.1A时,定值电阻两端的电压大于0.5V
(6)5
(7)不可靠,只有一个电阻的数据,结论具有偶然性
【详解】(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,即远离底端已接线的接线柱,如图甲所示,滑动变阻器底端导线接在左端,故滑片应滑至右端。
(2)此实验中,滑动变阻器与定值电阻串联,电压表测量定值电阻两端电压。改正后的电路图如图所示:
(3)闭合开关后,电流表无示数,说明电路中发生了断路,电压表无示数,说明没有电流流过电压表,即电源与电压表连接的部分断路,故故障原因可能是滑动变阻器断路、开关断路或者部分导线与接线柱接触不良等故障,故选CD。
(4)定值电阻通过的电流与其两端的电压成正比,其两端电压越大,通过的电流越大,因为第2次实验中电压小于第3次实验的电压,所以第2次实验中的电流小于第3次实验的电流,故电流表选择的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,指针指在0.2A处,故电流大小为0.2A。
(5)由题意得滑动变阻器的最大电阻
电流为0.1A时,滑动变阻器两端的电压
此时定值电阻两端的电压
故此次数据是捏造的。
(6)由表格得出,第2次测量的阻值
同理可得第3、4、5次测量的阻值
求平均值得到定值电阻阻值
(7)实验中只用了一个电阻测得的几组数据,没有更换更多的电阻,实验结果具有偶然性。
17.(1) 卫星 空气
(2)相互
(3)14
【详解】(1)[1]地球是行星,月亮绕着地球转,是一颗卫星。
[2]嫦娥六号着陆器不能利用降落伞进行月面着陆的主要原因是月球表面没有大气。由于月球没有大气层,降落伞无法通过空气阻力来减速,因此无法利用降落伞进行月面着陆。
(2)探测器“刹车制动”时,沿运动方向喷射出高温气体,因物体间力的作用是相互的,因此高温气体同时对探测器施加制动力。
(3)月球自转和绕地球公转周期相同,月球公转周期27天左右,一夜的时间是地球上的13天多一点,约为14天。
18. 原子核 B 核式结构 建构模型 C
【详解】(1)[1]绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数的α粒子偏转超过90°,说明原子的质量主要集中在原子核上,这里的“很小的结构”指的是原子核。
(2)[2]原子核外有一个非常大的空间,使绝大多数α粒子穿过后方向不变,说明原子内部绝大部分空间是空的,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3][4]著名科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验现象,经过想象、类比建立了类似行星绕日的原子核式结构模型,这种方法在物理学研究中叫建构模型法。
(4)[5]原子是由原子核和核外电子构成的,原子核体积很小、质量大,原子核外有一个非常大的空间,核外电子围绕原子核作高速运动,故C正确,ABD错误。
故选C。
19.隔热材料的种类
【详解】隔热袋的隔热性能与 隔热材料的种类是否有关。
实验器材:
不同材质隔热袋:铝箔隔热袋、加棉隔热袋、泡沫隔热袋等(尺寸和形状尽量相同)。
热源:几个相同的热水袋,可装入等量的热水。
温度测量工具:多个高精度温度计。计时工具:秒表或手机计时功能。
实验步骤:
1、在每个隔热袋中分别放入一个装有相同温度、相同水量热水的热水袋。
2、同时将温度计放入每个隔热袋中,确保温度计与热水袋接触良好,以准确测量袋内温度。
3、用秒表开始计时,每隔一定时间(如钟)记录一次各个隔热袋内的温度。
4、持续记录一段时间(如 1﹣2 小时),观察并比较不同隔热袋内温度下降的速度。
实验分析与结论:
如果在相同时间内,不同隔热袋内的温度下降幅度不同,说明隔热袋的隔热性能与隔热材料的种类有关。例如,若铝箔隔热袋内的温度下降最慢,加棉隔热袋次之,泡沫隔热袋下降最快,则表明铝箔材料的隔热性能相对较好,加棉材料次之,泡沫材料相对较差。
如果不同隔热袋内的温度下降幅度相同或相近,说明隔热袋的隔热性能与隔热材料的种类无关,但这种可能性较小,因为不同材料的热导率、热反射性能等通常存在差异,会影响隔热效果。
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