2023届初中物理二轮复习专题6.2 开放题（学生版）（最新） 学案

专题07  开放题(原卷版)

【迎战中考】2021年物理二轮之试卷题型解密(通用版)

近年来，中考物理试题中开放性试题越来越多出现在中考试卷中。开放性试题取材于实际生活，侧重考查考生应用物理知识解决生活实际问题的能力。开放性试题为学生提供了广阔的思维空间，更有利于培养和考察学生的创新能力，全面提高综合素质，对学习具有良好的导向性。

开放性试题能全面考查学生的能力，考查学生的发散思维能力、分析能力以及综合运用知识的解题能力，同时又考查了学生实验操作能力和语言表达能力。然而学生往往对开放性试题的感觉是：情景新、题目活，不知从何入手，怎样回答才是比较理想的解答？针对开放性题型所呈现各种不同的形式，如何发挥想像，活跃思维，充分展现自己创造性才能，就必须要掌握一定的解题技巧。

开放性试题可以分为以下几个类型。

技巧一：设定问题法

此类考题要求学生自己提出问题要并解答。研究此类题的关键是：提问要讲究一点技巧。首先提问要切中题意，其次提问质量要高一些，不能太浅。最后，提出的问题须自己能够解答，才是成功的。

这类试题多以生活实际或最新科技成果为背景，或对某现象要求用物理知识解释分析，或对某工具要求用物理原理说明其应用，或对某问题要求提出解决方案。“某现象”涉及的物理知识较多，“某工具”涉及的物理原理较多，解答时要从多方向、多角度、多层面进行思考，并用简明扼要的物理语言进行表述某现象的形成原因、某工具的应用原理或某问题的解决方案。

【典例】(2020•深圳)深圳市近期运用无人环卫机器人大力推动环卫车“革命”。这种机器人安装了多个高精度摄像头和激光雷达等传感器，它可以及时感应到行人、树木等障碍物，通过转弯、刹车等方式来避让。机器人清扫路面是通过旋转圆形扫把摩擦地面，采用大功率吸尘器吸尘，利用喷嘴喷出水雾防止尘土飞扬。天气炎热时，它可以通过洒水来降温。服务结束后，它会自行返回垃圾站倒垃圾、加水、充电，为下一次服务做好准备。

请你仿照示例完成下表，要求从材料中摘抄出涉及物理知识的相关描述，并写出对应的物理知识或规律(不能与示例相同，知识点不重复)。

【跟踪练习】

1．(2020•黔南州)请阅读下面的短文：

通过全国人民的共同努力，新型冠状病毒疫情得到全面控制，各行各业开始了复工复产，学校也陆续开始了复课。学校门口安装了红外线测温仪会及时监测通过学生的体温；学校各个角落安装了摄像头随时观察学生是否处在安全距离进行交流沟通；清洁阿姨定时将消毒液喷洒在走廊里面，不一会教室上课的学生就闻到了消毒液的气味；每个班级门口都放置了免洗酒精洗手液，学生们每次用的时候手掌都有凉凉的感觉，老师和学生们必须佩戴口罩上课，佩戴眼镜的学生眼镜上有时会有“雾气”产生。

仿照示例，找出短文中两处与物理相关的描述(示例除外)，并说明所涉及的物理知识或规律。

【示例】摄像头 凸透镜成像

(1)　                                　；

(2)　                                   　。

2．(2020•青岛)微波通信

电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。

用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。

请根据上述材料，回答下列问题：

(1)用微波传递信息时，必须每隔50km左右就要建设一个微波中继站，这是因为　 　(选填序号)。

①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息

②微波的传播距离比中波近，只能传播50km

③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射

(2)如图丙所示，a、b分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，要使地球上b处地面站接收到a处发送的信号，请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。

(3)已知三颗通信卫星距地面的高度都是3.58×104km，任意两颗卫星之间的距离都是7.30×104km．则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是　 　s。

技巧二： 实验设计法

此类题须抓住根据提供的器材，跟所学的哪些知识相互联系，可以用来设计什么样的实验，考虑如何操作及对应所观察的现象所能说明的问题来展开设计。

【典例】(2020•北京)请阅读《科学重器一原子钟》并回答32题。

科学重器﹣原子钟

星空浩瀚，地球转动，四季更替，草木枯荣。从人类意识觉醒开始，“时间”便如影随形。从太阳升落、日晷、沙漏、水钟、机械钟、石英钟到目前最准确的计时工具原子钟，这些计时方法与工具的发展体现了不同时代劳动人民的智慧。计时工具大多是以某种规则运动的周期(完成一次规则运动所用的时间)为基准计时的，比如日晷以日地相对运动的周期为基准；机械摆钟以摆的振荡周期为基准；石英钟以石英晶体有规则的振荡周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定，测量时间的精准度就越高，基于此科学家制造出了原子钟(如图所示)。它以原子释放能量时发出电磁波的振荡周期为基准，由于电磁波的振荡周期很稳定，使得原子钟的计时精准度可达每百万年才差1秒。

人们通常选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物作为测量标准。正是由于原子辐射电磁波振荡周期的高稳定性，适合作为时间的测量标准，于是在1967年，国际计量大会将“1秒”重新定义为铯133原子辐射电磁波荡9192631770个周期的持续时间。时间单位“秒”作为国际通用的测量语言，是人类描述和定义时空的标尺。

虽然制定了统一的时间测量标准，但若各地时间不能同步，也会给人们带来麻烦。比如，若电网调节时间不同步，可能会烧坏电机；金融市场时间不同步，可能会导致巨大的经济损失。这就需要有一个时间基准，用于实现时间的同步，就像日常生活中，我们常常根据电视台播报的时间来校准自己的时间一样。在我国，提供校准时间的是位于西安的国家授时中心的原子钟，它被用作基准钟向电视、广播、网络等提供报时服务。在导航系统中，如果导航定位的精准度为1米，则要求卫星上原子钟的时间同步必须在3×10﹣9s之内，这需要卫星上的原子钟和地面上的基准钟定期校准，以保证定位的精准度。我国自主研制的北斗导航系统中，原子钟堪称“导航卫星的心脏”，使我国在导航精准度方面达到厘米级，处于全球领先水准。北斗导航系统可以给安装了芯片的共享单车设定电子围栏，也可以判断汽车行驶在哪个车道，甚至还可以实现送货的无人机精准地降落在客户的阳台上。计时工具的演变，展现了人类”时间文化”的进程，更彰显出人类精益求精、不断探索、追求卓越的科学精神。

请根据上述材料，回答下列问题：

(1)原子钟可以作为时间同步的基准钟，依据的是原子辐射电磁波振荡周期的　     　。

(2)下列物体相比较，最适合提供计时基准的是　 (填写正确选项前的字母)。

A．摆动的小球     B．沿直线运动的汽车   C．静止的书本

(3)在实际生活中会出现各种”标准”。请你结合对文中时间”标准”的理解，除文中提到的实例外，再列举一个“标准”并说明该“标准”在具体实例中是如何应用的。　             　

【跟踪练习】

1．(2020•盐城)阅读短文，回答问题：

卡门涡街现象

2020年5月5日，虎门大桥的桥体异常振动引发了大家的关注，专家认为这是由卡门涡街现象引起的。

如图甲所示，在一定条件下，流体流过阻碍物时，会在阻碍物上下两侧先后交替产生有规则的反向旋涡①、②、③、④……，这一现象叫卡门涡街现象。产生旋涡的一侧流速快，另一侧流速慢，交替形成大小不同的压力，使阻碍物产生有规律的振动，即涡振。涡振频率f与阻碍物的特征宽度d和流体流速v有关，其关系f＝k(k为常数)据分析，桥体异常振动是由于桥面上安装了1.4m高的防撞板后，在特定风环境条件下产生了振幅较大的涡振现象。

工业上常用的流量计也是利用卡门涡街现象制成的。在管道中放入装有电子设备的阻碍物，当流体通过时，装有电子设备的阻碍物发生涡振，输出与涡振频率相同的电压信号，通过频率公式得到流速大小，最终输出流体的流量，流量为单位时间内流体通过管道横截面的体积。

(1)下列过程不可能产生卡门涡街现象的是　 　；

A．河水流过礁石

B．空气通过树木

C．篮球撞击篮板

D．云层飘过山峰

(2)流体流过阻碍物，当上侧产生涡旋时，阻碍物　 　侧受到压力大；

(3)若甲图中相同时间内产生的旋涡增多，说明流体的流速变　 　；

(4)安装防撞板后，增大了桥体的　  　，使得相同风速下桥体的涡振频率　 　(增大/减小)；

(5)某水管的横截面积为S，阻碍物的特征宽度为d，水流通过阻碍物时输出的电压信号如图乙所示。如不考阻碍物对流速的影响，则管道中水的流量Q和t0之间的关系图象为　 　。

2．(2020•赤峰)阅读短文，回答问题。

探索月球背面

2018年12月8日，我国嫦娥四号和巡视器(月球车)组合体发射升空，经历20多天的漫长旅程，终于在2019年1月3日着陆月球背面并成功分离。月球车首次近距离拍摄了月球背面照片，并通过卫星传回地面，月球车也因此被命名为“玉兔二号”。图1是“五兔二号”在月球背面留下的第一道印迹。嫦娥四号探测器在月球背面成功着陆还是人类首次，踏出了全人类在月球背面的第一步。

人类从地球上直接观看月球，只能观测到一面，看不到月球背面。为什么总看不到月球背面呢？月球围绕地球公转的同时也在自转。万有引力定律告诉我们：地球和月球之间存在相互作用的引力，月球上离地球越远的位置，受到地球的引力越小。如果月球自转的周期与公转的周期不相等，月球上同一部分受到地球的引力就会发生变化，这导致月球不同岩石之间产生摩擦，逐渐减慢自转的速度，最终使得月球自转与绕地球公转的周期相同，因此总是同一面朝向地球。

(1)嫦娥四号需要的能量主要由太阳能电池板提供，太阳能电池板工作时是将　太阳　能转化为电能；

(2)物体在月球上所受“重力”是在地球上所受重力的六分之一，“玉兔二号”在地球上对地面的压强是其对月球表面压强的　 　倍(假设接触面积不变)。但是因月球表面较软，所以印迹较为明显(如图1)；

(3)如图2所示，如果A和B是月球上两块质量相同的岩石，它们受到地球的引力分别为FA和FB，那么FA　 　FB(填“大于”“小于”或“等于”)。

技巧三：情景分析法

是利用题干提供情景，对情景分析，然后利用原理解题的过程。对问题进行全面的、有联系的分析，抓住题中最关键的部分作为思维起点，联系我们在初中阶段学过的定律、原理。主要有：杠杆平衡原理、阿基米德原理、二力平衡原理、液体内部压强规律、惯性定律、欧姆定律、焦耳定律、压力和压强知识等，根据图示情景，灵活选择合适的物理原理、规律，使思维畅通，问题便会迎刃而解。

【典例】(2020•遵义)阅读下列短文，回答文后问题

中国高铁

目前，中国是世界上高铁规模最大、发展速度最快的国家。高铁技术具有安全、快速、舒适等诸多优点。

高铁一般都采用双线，来往列车可以各行其道。两条线路之间的距离过小，由于车速快，对向列车错车之时，产生的巨大风压就会压碎车窗，甚至两个列车的车厢会撞在一起。线路间距过大，使得填筑路基宽度加大，占用土地就越多，会造成资源浪费。经过大量的试验及计算，确定高铁两条线路之间的间距采用5米。

中国高铁全部采用无缝轨道。焊机将两根钢轨相邻两端升温至1000℃以上，然后挤压焊接，这不仅消除了列车行驶中因铁轨缝隙产生的“哐当”声，还可以避免脱轨的危险。动车组安装翼型受电弓(也称电刷)从接触网获取电能。动车组采用全新铝合金车体，超尖流线型车头、圆桶形车身，优良的空气动力学外形设计减少高速动车组运行的空气阻力，车体结构轻量化设计节省牵引功率。高铁车站广泛采用太阳能光伏发电、地源热泵等新能源，实行节能运行管理，提高了高铁的节能效益。

中国铁路将研制运行水平更高、安全性和舒适性更好的高速动车组，以实现中国高铁技术更先进、更可靠、更经济，确立在世界高铁的领先地位。

(本材料节选自《铁路擎起的朝阳》)

(1)车体轻量化设计主要是利用了铝合金材料　 　小的物理特性；

(2)无缝轨道的挤压焊接过程主要涉及到的物态变化有　               　；

(3)对向列车错车时，产生巨大风压的原因是列车间空气　                      　。

【跟踪练习】

1．(2020•潍坊)阅读短文，回答问题：

火星探测器“天问一号”

 火星是太阳系中与地球最相似的行星，有大气，温度适宜，自转周期和地球相近，物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的二分之一，人类对火星的探测具有重大的科学意义。

2020年4月24日，国家航天局宣布将我国火星探测任务命名“天问”，并将首个探测器命名“天问一号”。天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上还没有先例。

“绕”，探测器经过7个月的长途飞行，预计明年2月抵达火星附近，之后沿椭圆轨道绕火星运动，实现火星的环绕探测。离火星最近的点叫近火点，离火星最远的点叫远火点。

“落”，使探测器着陆火星表面将是一个更艰巨的挑战，需在7分钟内，使探测器的时速降至0．我国利用探月的技术积累，通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速，给探测器来个急刹车；第二阶段降落伞减速，速度减至342km/h；第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，速度减至3.6m/s；第四阶段着陆缓冲，将探测器悬停在空中，对火星表面观察，寻找合适的位置着陆。

“巡”，当探测器到达火星后，放出巡视车，完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作，为下一步探测打好基础。

人类对于未知世界的好奇与探索从没有停息过，仰望璀璨星空，我们追梦不止！

(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化。由近火点向远火点运动时，探测器的动能　 　，机械能　 　(选填“变大”、“变小”或“不变”)；

(2)探测器着陆前的降落伞减速阶段，速度减至　 　m/s；

(3)巡视器降落到火星表面后，巡视器对火星表面的压力和火星对巡视器的支持力　 　(选填“是”或“不是”)一对平衡力；

(4)在火星上重力与质量的比值为g火，探测器在火星上空悬停时其质量为m，反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小为　 　。

2．(2020•齐齐哈尔)阅读短文，回答问题：

今年6月，我国在西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功地将北斗导航系统的最后一颗组网卫星送入太空，如图是长征三号运载火箭发射时的情景，火箭加速离开地面时，发出巨大的轰鸣声，拖着长长的橘红色火焰直奔天际。

北斗导航系统的最后一颗组网卫星准确进入轨道，并进行工作，标志着北斗导航系统可以成功为全球用户提供定位和导航服务。北斗导航系统中有地球同步卫星，地球同步卫星运行方向与地球自转方向相同，绕地球转动的周期跟地球自转周期相同。

地球同步卫星可以对所覆盖区域实现24小时不间断的卫星通信。其优点是：只要在卫星覆盖范围内，任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响；同时可在多处接收。

(1)火箭发射时，高温高压的燃气从尾部喷出，火箭获得上升的推力，这是，利用了力的作用是     的。

(2)火箭加速离开地面的过程中，动能　 　，重力势能　 　。(均选填“减小”或“增大”)。

(3)地球同步卫星绕地球转动时，卫星的运动状态　 　(选填“不变”或“改变”)。

(4)卫星通信是通过　   　(选填“超声波”或“电磁波”)传递信息的。

技巧四： 生活实践法

根据物理问题所提供的情景：展开丰富的想象，这些物理现象跟力、热、电、光、声等现象有没有联系。如果有联系的话，则哪些实验现象或生活实际与这些知识相互联系。

【典例】(2020•山西)阅读短文，回答问题。

新的水纯化技术，可以为世界解渴

全世界18亿人常年缺水，如何利用太阳能进行海水淡化，是人类水资源领域共同关注的焦点。2019年，33岁的南京大学教授朱嘉及其团队，模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了集热蒸发一体化的人工蒸腾器件，如图是它的结构示意图。

供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离。保障器件不结垢，能长效利用。

这项变革性水纯化技术，便携、高效、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴，造福全人类。

(1)通过器件收集到大量的水蒸气，还要经历　 　(填写物态变化名称)，才能变成淡水，这一过程需要　 　(选填“吸热”或“放热”)。

(2)人工蒸腾器件在提高光蒸汽转化效率方面的做法有　         　(写出一条即可)。这项新的水纯化技术，还可以利用在哪些方面？　    　(列举一例即可)。

【跟踪练习】(2020•徐州)阅读短文，回答文后问题

地基沉降

建在地面的房屋往往会面临地基沉降问题，意大利的比萨斜塔就是因为地基沉降不均匀而倾斜的。房屋下方的地层通常包括土层和岩石层，岩石风化、脱落形成的细小颗粒称为土粒，土粒很坚硬，很难被压缩。但土粒之间有很多孔隙。如图a所示，土由土粒和土粒间的孔隙构成，土中孔隙的总体积和土粒的总体积之比称为土的孔隙比，与坚固的岩石层不同，外加压力时，土粒会发生移动。重新排列、靠紧，土的体积就变小了，如图b所示，房屋对下方地层的压力很大。土层被压缩，就造成了房屋的地基沉降，因此在建造房屋之前要勤测地层，预估地基的沉降量。

(1)从土的构成看，土被压缩的体积可以认为等于　  　减小的体积。

(2)在一次建造房屋前的地层勘测中，从上层中取一些土作为样本，烘干后测得密度为1.8×103kg/m3，已知土粒的密度为2.7×103kg/m3，则土的孔隙比为　 　。

(3)对上述样本土进行压缩试验，得到孔隙比和所加压强的数据如表所示请在坐标图中画出e﹣p关系图象

(4)若该房屋的重力为1×107N，地基面积为40m2，下方土层厚度为6m。请根据以上数据，预估地基的沉降量为　  　m。

2．(2020•六盘水)2020年6月23日，第55颗“北斗”卫星成功发射，自此“北斗”卫星导航系统组网成功，这标志着我国从航天大国迈向航天强国。

承担此次“北斗”卫星运载任务的是长征三号乙三级运载火箭。如图所示是三级运载火箭的结构示意图，三级火箭内都满载燃料。火箭发射升空时，先点燃第一级火箭，它的燃料用完后空壳自动脱离，这时第二级火箭开始工作，继续推动火箭加速运动。第二级火箭在燃料用完后空壳也自动脱离，接着第三级火箭开始工作，再次加速将卫星送至预定轨道，最终完成“星箭分离”。卫星到达预定轨道展开太阳能电池帆板，以一定的速度绕地球飞行。

请回答下列问题：

(1)火箭升空的动力来源于燃料燃烧释放的　 　能；卫星与地面设备通过　 　波传递信息。

(2)若满载燃料的火箭质量为2×105kg．则受到的重力是多少？(取g＝10N/kg)

(3)火箭在某阶段以7.42km/s的速度匀速飞行100s，则这段时间内火箭飞行的路程是多少？

(4)火箭能达到的速度主要与燃料燃烧的喷射速度、火箭的“质量比”有关，若燃料的喷射速度一定，提高“质量比”。可提高火箭飞行速度。人们把火箭初始起飞时的总质量m0与燃料耗尽时的火箭结构质量m1之比称为“质量比”(即：)。请根据以上信息分析说明采用多级火箭为什么能提高火箭飞行速度。

3．(2020•绍兴)热机发明后，一直在持续的改进和发展中。

材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲)，传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)，热效率为5%～8%之间。

材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。

材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的煤气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复，内燃机的效率达到14%。

(1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由图中的　 　冲程实现。

(2)德罗夏提到的内燃方式是基于　                                   　的猜想；

(3)老师在重复演示“做功改变内能”实验(图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩几下，其目的与内燃机的　  　(选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相似。