课后强化训练47 科学探究.docx
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课后强化训练47科学探究
课后强化训练47 科学探究
一、选择题
1．王刚同学根据石头在水中下沉的现象想到：
石头在水中可能不受浮力的作用，并设计和进行了实验。
在上述过程中，“石头在水中可能不受浮力的作用”属于科学探究中的（B）
A.提出问题 B.猜想与假设
C.进行实验与收集数据 D.分析与论证
【解析】 科学探究主要包括提出问题、建立猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流合作等几个环节。
本题中王刚同学根据石头在水中下沉的现象，所提出的问题应该是“石头在水中是否受到浮力的作用”，那么接下来他所想到的“石头在水中可能不受浮力的作用”就属于科学探究的下一个环节：
猜想与假设。
2．下表为某同学探究“温度对黄粉虫生活的影响”的实验设计，但还不够完善，下列对其修改正确的是（C）
位置
黄粉虫
光照
温度
湿度
纸盒左半侧
20只
明亮
15℃
适宜
纸盒右半侧
20只
阴暗
30℃
适宜
A.左右两侧黄粉虫的数量可以不同
B.左右两侧都应保持30℃
C.左右两侧都应保持在阴暗环境中
D.左右两侧湿度可以不同
【解析】 设计对照实验时，应遵循的原则是除了实验变量外，其余因素都要相同。
实验中探究的是温度的影响，因此其余的条件都应该相同。
3．“模拟实验”是一种常用的科学研究方法，以下不属于该研究方法的是（A）
【解析】 模拟实验是科学研究中常用的一种方法，是用模型来做实验，或者模仿实验的某些条件进行实验。
米勒实验、研究宇宙膨胀实验、研究地球形状实验均为模拟实验；研究气压与流速实验不需要模型，不属于模拟实验。
4．用如图所示实验可以测定果汁中维生素C含量的多少，要得出正确结论，实验过程中不需要进行控制的条件是（A）
（第4题））
A．烧杯的大小
B．烧杯中的淀粉—碘溶液的质量
C．胶头滴管滴出的每滴果汁的体积
D．胶头滴管滴出的果汁的滴数
【解析】 本实验的目的是“比较苹果汁和橙汁中维生素C含量的多少”，要想得出正确的结论，所用的苹果汁和橙汁的质量要相等，且所用的淀粉—碘溶液的质量、胶头滴管滴出的每滴果汁的体积必须相等。
所以操作必须控制所有参与反应的物质的量一致，才有对比的意义，而烧杯的大小对实验结果没有影响，不是需要控制的因素。
（第5题）
5．为了探究硝酸钾溶液能否导电，实验步骤如下：
①将硝酸钾晶体溶解在盛有自来水的烧杯中；②连接如图电路；③闭合开关，观察小灯泡能否发光。
针对该实验目的，下列评价或改进正确的是（C）
A．实验步骤正确、完整
B．应补做硝酸钾晶体能否导电的实验
C．应将自来水改为蒸馏水
D．应分别补做硝酸钾晶体、蒸馏水能否导电的实验
【解析】 因自来水中含有杂质，可以导电，所以为防止干扰，应将自来水改为蒸馏水。
6．如图为某湖泊近一百年来每个月的平均水位变化图。
在长期的变化中，能终年生存于该湖泊的鱼类最可能具有的特征是（C）
（第6题））
A．需水较深的湖泊
B．具能快速游动的流线型身体
C．在浅水的下层泥泞中仍能存活
D．在环境恶劣时具有改变性别的能力
【解析】 由图可发现，该湖泊有些月份的水位接近干涸（如2、3、4、12月份），若有鱼类终年生存于该湖泊，则这些鱼类必须具备在浅水的下层泥泞中仍能存活的能力，才能在接近干涸的情况中活下来。
7．甲、乙两位同学用完全相同的过氧化氢溶液来制取氧气，甲同学的方案是把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中，乙同学的方案是把过氧化氢溶液逐渐滴入盛有少量二氧化锰的试管中，则下列关于甲、乙两位同学实验方案的评价正确的是（B）
A．甲、乙两位同学实验方案中的实验现象完全相同
B．乙同学的实验方案中能得到平稳的氧气流
C．甲同学的实验方案中能得到平稳的氧气流
D．甲同学的实验方案中得到的氧气的质量大于乙同学
【解析】 两个方案使用完全相同的过氧化氢，产生氧气的量是相等的，差别就在于甲方案是二氧化锰加入过氧化氢中，而乙方案是过氧化氢逐渐滴入二氧化锰。
甲中过氧化氢全部在试管中，当催化剂加入时，分解产生大量氧气，乙中逐渐滴加，不断分解，产生气体的速度与滴加液体的速度有关系。
8．用能被感知的现象来表现难以感知或量度的事物、现象，是科学研究的重要方法。
下列实验没有体现这种方法的是（C）
【解析】 黄豆和芝麻混合后量筒读数变小说明颗粒之间存在缝隙，但黄豆和芝麻不是分子，分子之间存在空隙不能直接观察，两者之间没有直接关系。
二、非选择题
9．为了探究环境温度对菜豆种子萌发的影响，小金同学设计了如下实验：
①选用籽粒饱满、均匀一致的菜豆种子60粒，将种子随机平均分成3组，分别放入三个垫有两层湿滤纸的培养皿内；②用记号笔在每个培养皿上做好标记（如图所示），然后将三个培养皿分别放到4℃、25℃、40℃的培养箱中恒温培养7天；③……请回答下列问题：
（第9题）
（1）写出实验步骤③每天观察并记录每个培养皿中萌发的菜豆种子数。
（2）除温度外，请再列举2个影响实验结果的其他变量：
水分、氧气、种子自身的因素。
（3）培养皿垫两层湿滤纸的目的是提供菜豆种子萌发时所需的水分。
（4）若实验结果三个培养皿中都没找到发芽的菜豆，请分析可能的原因是种子休眠（或种子已死亡或水分不足，合理均可）。
（5）有同学说上述实验材料过于浪费，每个培养皿只需要放一粒菜豆种子就可以了。
你是否同意这个说法并说明理由：
否，1粒种子具有偶然性，实验结果不可靠。
（6）小周同学用另一种植物种子做了上述实验，结果发现4℃环境中的种子萌发率明显高于其他两组。
请推测该植物所生活的环境条件很可能是低温（寒冷）。
【解析】
（1）步骤③可以通过观察统计一段时间后种子萌发数量来判断温度对种子萌发的影响。
（2）影响菜豆种子萌发的因素除了温度外，还有水分、空气以及种子自身的因素等。
（3）因为种子萌发的外界条件有一定的水分、充足的空气和适宜的温度，因此培养皿垫两层湿滤纸的目的是提供菜豆种子萌发时所需的水分。
（4）影响种子萌发的因素除外界条件外，还有种子自身的因素：
能够萌发的种子必须具有完整且活着的胚，种子不处于休眠期。
如果种子死亡、胚不完整、种子处于休眠期，即使具备适宜的外界条件，种子也不会萌发。
（5）若每个培养皿只放一粒菜豆种子，则因为实验中种子的数量太少，实验会出现偶然性，导致实验结果不可靠。
（6）因为4℃环境中的种子萌发率明显高于其他两组，推测该植物很可能是生活在低温环境中。
10．太阳发出的可见光、红外线等光线具有能量，照射到物体上，部分被吸收而转化为内能（其中红外线尤其显著）。
许多车主为了隔热给汽车玻璃贴上太阳膜。
某兴趣小组对市场5种品牌太阳膜的隔热性能进行如下探究。
（第10题）
①如图，在暗室中将一侧贴有某品牌太阳膜的玻璃板竖直放在水平桌面上，在距离玻璃板左侧20厘米处放置一个红外线灯，在玻璃板右侧放置一个光能风车（光能风车的风叶在红外线照射下转动快慢能反映接收到红外线的强弱）；
②打开红外线灯，观察并记录30秒内光能风车风叶转动圈数；
③改变红外线灯的位置，使之距离玻璃板分别为40厘米、60厘米和80厘米，重复步骤②；
④在玻璃板上依次更换其他4种品牌的太阳膜，重复上述实验。
（1）本实验中需要的测量工具有刻度尺、秒表（写出2种）。
（2）透过太阳膜红外线的强弱无法用肉眼直接观察，本实验用光能风车的风叶转动快慢来反映红外线的强弱。
下列实验或活动所用的方法与本实验相同的有AB（可多选）。
（3）为了使本实验的结果更可靠，还需要改变哪些变量进行多次实验？
不同的红外线灯、红外线灯照射的角度（合理均可）（写出2点）。
【解析】
（1）打开红外线灯，观察并记录时间要用到秒表，改变红外线灯的位置，使之到玻璃板距离不同要用到刻度尺。
（2）透过太阳膜红外线的强弱无法用肉眼直接观察，本实验用光能风车的风叶转动快慢来反映红外线的强弱，即实验中运用了转换法，图乙中实验或活动所用的方法与本实验相同的有A、B。
（3）为了使本实验的结果更可靠，可换用不同的红外线灯或改变红外线灯照射的角度。
11．材料一：
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：
1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：
他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图①。
他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。
进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。
（第11题①））
材料三：
1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
（第11题②）
（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图②中甲和乙两种方式放置一根导线。
当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是甲（填“甲”或“乙”）。
（2）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于磁能产生电的科学猜想。
（3）科拉顿的实验中，已经（填“已经”或“没有”）满足产生感应电流的条件。
要使他能观察到电流表指针偏转，你提出的一种改进方法是将电流表等器材置于同一房间。
【解析】
（1）当通电导线与小磁针平行时，小磁针发生明显偏转。
（2）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于磁能产生电的科学猜想。
（3）产生感应电流的条件：
闭合电路的部分导体切割磁感线运动。
当他跑到另一个房间时，条形磁铁已经没有在切割磁感线了，因此要使他能观察到电流表指针偏转可以将电流表等器材置于同一房间。
12．在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，取两根材料不同、横截面积相同的金属丝a、b，连接成如图甲的实验电路，O、M分别是金属丝a、b的端点，P是金属丝上可移动的接触点。
在实验过程中，电流表示数始终为I＝1.25安。
电压表示数U随OP间距离x的变化如下表：
x（毫米）
600
700
800
900
1000
U（伏）
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
x（毫米）
1200
1400
1600
1800
2000
U（伏）
6.75
7.00
7.25
7.50
7.75
（1）当OP＝1000毫米时，电压表的示数如图乙，请在表格空格处填上此时的U值。
（2）请在图丙的坐标系中绘出电压表示数U随x变化的图线。
（第12题）
（3）实验可得到的结论是：
①导体的电阻大小与导体的材料有关，②导体的电阻大小与导体的长度有关。
【解析】
（1）由乙图可见，电压表选择的是0～15伏量程，对应的分度值是0.5伏，指针指在5伏后面第3个小格上，因此读数为5伏＋0.5伏×3＝6.5伏，按照表格中数据的特点，写成6.50伏。
（2）首先根据横纵坐标，找到对应的各点，然后用线连接起来即可。
（3）分析图像发现：
①当x在600～1000毫米和1000～2000毫米的变化过程中，两段图像的电压变化不同，这是材料不同决定的，说明电阻与材料有关；②分别研究x在600～1000毫米或1000～2000毫米的变化过程发现，同一导体的电阻与长度有关。
13．小明把过量锌粒加入有盐酸的试管中，发现随着反应的进行，产生气体的速率逐渐加快，一段时间后逐渐减慢，最后停止产生气体。
在反应过程中，溶液的温度也先随之升高，最后下降到室温。
于是，小明设计实验来探究“影响一定质量的某种金属和同体积盐酸反应快慢的因素”。
测得实验数据如下：
某金属与同体积盐酸溶液反应实验数据表
盐酸溶
液浓度
反应开始时酸
溶液的温度（℃）
反应开始到2分钟产
生的气体体积（毫升）
反应结束共产生
气体体积（毫升）
5%
20
10
60
10%
20
19
118
15%
20
28
175
5%
35
28
60
10%
35
72
118
15%
35
103
175
（1）分析实验数据得出：
一定质量的某种金属和同体积盐酸反应，影响金属和酸反应快慢的主要因素有盐酸溶液的浓度、反应时溶液的温度。
（2）可以通过比较反应开始到2分钟产生的气体体积（或相同时间内产生的气体体积）的实验数据来确定金属和酸反应的快慢。
（3）过量锌粒加入盐酸中，反应开始的一段时间，反应速率逐渐加快，而不是逐渐减慢。
请分析原因：
温度对反应速率的影响大于盐酸溶液浓度对反应速率的影响。
【解析】
（1）由表可知，盐酸的浓度及反应时溶液的温度都对该反应的反应速率有影响。
（2）金属锌和盐酸反应放出热量，反应开始后的一段时间，盐酸浓度降低，但溶液的温度升高，此时温度对反应速率的影响大于盐酸溶液浓度对反应速率的影响。
（第14题甲）
14．工业烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。
某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。
【原理思路】 利用Na2CO3与稀H2SO4反应产生CO2，通过CO2质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算样品纯度。
【实验方案】 小科同学根据以上思路，设计了如图甲所示的实验方案（固定装置省略）。
装置中仪器A的名称是锥形瓶。
【交流讨论】 小明认为图甲实验方案的设计有缺陷，若按该方案进行测定会导致难以避免的误差。
你认为下列哪些因素会导致难以避免的误差？
②③④（填序号）。
①加入的稀硫酸量不足 ②装置内空气中的CO2没有排出 ③反应产生的CO2未被完全吸收 ④干燥管与空气直接相通
【方案改进】 为减小误差，使CO2质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对图甲方案进行改进，设计了如图乙的实验方案（固定装置省略）。
图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气，反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的开闭情况是关闭c，打开a、b。
（第14题乙））
【数据分析】 若撤去图乙中的C装置，则测得工业烧碱的纯度将偏低（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
【拓展提高】 已知Na2CO3溶液与稀硫酸反应先生成NaHCO3，当Na2CO3全部转化为NaHCO3后，生成的NaHCO3能继续与稀硫酸反应生成CO2。
现向样品中加一定量的稀硫酸，反应后产生无色气体并得到X溶液。
请分析推断反应后所得X溶液的溶质，其所有的可能组成Na2SO4和H2SO4或Na2SO4或Na2SO4和NaHCO3。
【解析】 分液漏斗可用于随时添加稀H2SO4，因此引起测量CO2的量的误差来自装置内无法排净的CO2或生成的CO2因滞留在装置中无法排出，而干燥器直接与空气相通，碱石灰直接吸收空气中的CO2也会导致误差。
经过NaOH溶液吸收CO2后的空气的通入，可排净装置中原有的CO2，同时为避免这部分CO2被碱石灰吸收，须关闭c。
若撤去C装置，就会导致装置中的水也会被碱石灰吸收导致误认为是CO2，这样计算所得Na2CO3质量就会偏高，工业烧碱纯度就偏低。
由于H2SO4量的不确定，生成物可能是Na2SO4和H2SO4（H2SO4过量）或Na2SO4（H2SO4适量，刚好完全反应）或Na2SO4和NaHCO3（H2SO4少量）。
15．泰顺盛产板栗，板栗加工厂通常采用“低压法”去壳：
在2千帕低压条件下，将板栗加热到一定温度，板栗内的水分汽化，短时间内无法逸出，致使壳内外存在很大的气压差，使外壳爆裂实现去壳。
某科研小组想研究板栗用“低压法”爆壳时，爆壳率与温度的关系。
图甲是实验装置示意图。
实验过程如下：
①准备实验板栗若干份，每份2千克；
②设置爆壳箱内气压恒为2千帕，分别在60℃、65℃、70℃、75℃和80℃的温度下对5份实验板栗进行爆壳，每次爆壳时间均为60分钟，记录爆壳数并计算爆壳率；
③重复步骤②进行多次实验，并计算各温度下爆壳率平均值，实验结果如图乙所示。
（第15题）
（1）实验板栗除了品种相同外，还需控制哪些因素相同？
板栗的形状、板栗的新鲜度（或板栗的大小等，合理均可）（写出2点）。
（2）分析图乙可以得出的结论是爆壳箱内的气压一定时，温度越高，板栗的爆壳率越高。
（3）查阅资料得知：
板栗壳内外气压差越大，爆壳率越高，同时壳内气体更易逸出。
科研小组又进行如下实验：
取2千克实验板栗，先在气压恒为101千帕、温度恒为80℃的条件下预热30分钟，然后立刻放入气压恒为2千帕、温度恒为80℃的爆壳箱中进行30分钟爆壳，多次实验发现平均爆壳率上升为90%。
请解释其原因：
101千帕远大于爆壳箱内的气压，板栗在101千帕下预热时壳内产生的水蒸气漏失少；当将预热好的板栗放入爆壳箱时，板栗壳内外的气压差变得更大，从而提高爆壳率（合理均可）。
【解析】
（1）研究爆壳率与温度的关系，实验板栗除了品种相同外，还需控制板栗的形状、板栗的新鲜度、板栗的大小等因素相同。
（2）分析图乙可看出当爆壳箱内气压恒为2千帕，即爆壳箱内气压一定时，温度越高，板栗的爆壳率越高。
（3）101千帕远大于爆壳箱内的气压，板栗在101千帕下预热时壳内产生的水蒸气漏失少；当将预热好的板栗放入爆壳箱时，板栗壳内外的气压差变得更大，从而提高爆壳率。
16．近来饮用水的卫生与安全成了公众关注的焦点。
某科学兴趣小组的同学对“饮水机放出的冷水和热水中的细菌数随时间变化的情况”进行了探究。
【取样】 他们将不同品牌的10桶饮用水编号为1至10，分别安装在经过消毒后的10台同型号饮水机上，每天用采样瓶在同一时间对饮水机的冷水和热水进行采样（每次采样前采样瓶均消毒）。
实验小组对采样的方案有两种不同的设计。
方案一：
每天用采样瓶按编号顺序只对一台饮水机的冷、热水采样。
方案二：
每天用采样瓶对十台饮水机的冷、热水采样。
以上两种方案，你认为方案二的设计较合理。
【培养】 按正确方案采样后，配制培养基对各水样进行细菌培养。
由于细菌的营养方式为异养，所以培养基中除了琼脂、水、无机盐外，还必须含有多种有机物。
【结果】 培养后统计各培养基中的菌落数，并计算出每毫升水中的细菌数。
如图是对某一品牌桶装水的部分探究结果。
由此可以得出的结论是热水中的细菌数变化不大，冷水中5天内细菌数变化不大，5天后细菌数明显增加。
（第16题））
【应用】 相关部门规定桶装饮用水的卫生标准为每毫升水中的细菌总数≤50个。
通过上述探究，请你对该品牌桶装饮用水的饮用要求提出一条合理的建议：
该品牌饮用水应该在开封后5天内或加热后饮用。
【解析】 探究实验一般不能只选取一个实验对象，方案一：
每天用采样瓶按编号顺序只对一台饮水机的冷、热水采样，其结果具有一定的偶然性，不足以说明问题。
方案二：
每天用采样瓶对十台饮水机的冷、热水采样，该方案的设计较合理。
除少数细菌外，细菌没有叶绿体，不能自己合成有机物，只能利用现成的有机物作为营养，即营养方式为异养。
由图中的曲线可以看出：
热水中的细菌数变化不大，冷水中5天内细菌数变化不大，5天后细菌数明显增加。
根据相关部门规定，桶装饮用水的卫生标准为每毫升水中的细菌总数≤50个，结合实验数据，5天内冷水和热水中的细菌数少于50个/毫升，5天后冷水中的细菌数明显增加且大于50个/毫升，因此对该品牌桶装饮用水的饮用要求的建议是：
应在开封5天内或加热后饮用。
17.某科学兴趣小组想探究风力火箭发射高度是否受火箭的质量、箭尾空心锥体的锥角大小的影响，设计了如图所示的实验的装置。
大功率鼓风机提供风力火箭升空的动力，推动火箭向高空发射。
（第17题①））
该兴趣小组成员制作了若干个风力火箭作品，在无风环境中进行实验，分别记录火箭发射的高度（以楼层高度表示）。
每个作品均重复3次实验，计算出平均值，记录数据并绘制成图甲和图乙所示的柱状图：
（第17题②））
（1）每个作品均做3次实验，并取其平均值的目的是减小实验误差。
（2）分析图甲可得出的结论是锥角一定（或为25°）时，火箭的发射高度随质量的增加先增大后减小，其中质量为100克时发射高度最大。
（3）观察图乙发现，锥角对火箭发射高度影响不大，请分析其中的原因：
锥角大的火箭受到的动力大，但上升过程中受到的空气阻力也大。
【解析】
（1）多次测量取平均值可以减小误差。
（2）图甲中空心锥体的锥角是相等的，是探究火箭发射高度和质量的关系，由图可知：
火箭发射的高度随质量的增大先增大后减小，锥角度数为25°时，质量为100克的火箭发射高度是最大的。
（3）分析火箭发射装置图和火箭结构示意图可知，锥角越大，空心锥体的底面积越大，火箭受到的动力越大，但同时火箭在上升过程中受到的空气阻力也越大。
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